JP2017118638A - モータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸と軸受との間のラジアル荷重を抑えつつジョイント部材の組み付けができるモータの製造方法を提供する。【解決手段】ジョイント部材９を圧入方向下流側で受ける受け面８２ａを有した受け治具８２により、回転軸６とジョイント部材９の円環部をピン部材７０の圧入方向下流側において当接させた状態で保持し、ピン部材７０を貫通孔に圧入する。【選択図】図８

Description

本発明は、モータの製造方法に関する。

従来、ハウジングと該ハウジングから突出する回転軸とを有するモータ本体と、出力シャフトの回転軸線と直交するように該回転軸に設けられた支軸部と、支軸部に揺動可能に軸支され、回転軸と同軸回転するジョイント部材（コマ部材）とを備えたモータが知られている（例えば特許文献１、２参照）。

このようなモータでは、ジョイント部材を回転軸に遊嵌した状態で回転軸の軸直交方向において回転軸の貫通孔、並びにジョイント部材の挿通孔に対して支軸部を挿通される。このとき、回転軸の貫通孔には支軸部が圧入され、ジョイント部材の貫通孔には支軸部がクリアランスを有して挿通される。これにより、支軸部の軸線中心にジョイント部材が揺動可能軸支されるようになっている。

特開２００８−１６０９６４号公報 特開２０１５−１８８３０２号公報

ところで、上記のようなモータでは、回転軸に対してジョイント部材を取り付ける際に支軸部を回転軸に圧入することとなるが、回転軸を軸受によって軸支しているため、回転軸の軸方向一端側で支軸部を圧入すると軸受と回転軸との間で大きなラジアル荷重が掛かっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転軸と軸受との間のラジアル荷重を抑えつつジョイント部材の組み付けができるモータの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するモータの製造方法は、ハウジングと該ハウジングから突出する回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受とを有するモータ本体と、前記回転軸の回転軸線と直交するように形成された貫通孔に圧入固定される支軸部と、前記回転軸の外径よりも大きな直径の嵌合部を有し、該嵌合部を前記回転軸に外嵌した状態で前記支軸部が前記貫通孔に圧入固定されることで前記支軸部に対して揺動可能に軸支されるジョイント部材と、を備えたモータの製造方法であって、前記ジョイント部材を圧入方向下流側で受ける受け面を有した受け治具により、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態で保持し、前記支軸部を前記貫通孔に圧入する。

この構成によれば、ジョイント部材を圧入方向下流側で受ける受け面を有した受け治具により、回転軸とジョイント部材の嵌合部を支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態で保持し、支軸部を貫通孔に圧入する。これにより、圧入する際の荷重は受け面を有する受け治具にて受けることとなるため、回転軸と軸受との間でのラジアル荷重の発生を抑えてジョイント部材の組み付けを行うことができる。

上記モータの製造方法において、前記モータ本体の受け治具を可動させることで、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることが好ましい。

この構成によれば、モータ本体の受け治具を可動させることで、回転軸とジョイント部材の嵌合部を支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることができる。
上記モータの製造方法において、前記ジョイント部材の前記受け治具を可動させることで、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることが好ましい。

この構成によれば、ジョイント部材の前記受け治具を可動させることで、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることができる。

本発明のモータの製造方法によれば、回転軸へのラジアル荷重を抑えつつジョイント部材の組み付けができる。

一実施形態のブラシレスモータを軸方向から見た正面図。 同形態のブラシレスモータの側面図。 同形態のブラシレスモータの断面図。 同形態のブラシレスモータの分解斜視図。 同形態のロータとセンサマグネットを分解した分解斜視図。 同形態のロータの分解斜視図。 同形態の回転軸とジョイント部材との組み付け状態を示す斜視図。 同形態のブラシレスモータの回転軸とジョイント部材との組み付け方法について説明するための説明図。 同形態のブラシレスモータの回転軸とジョイント部材との組み付け方法について説明するための説明図。

以下、ランデル型モータの一実施形態について説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態のブラシレスモータＭは、ランデル型モータであって、例えば車両のエンジンに連結されるバルブタイミング可変装置に用いられるモータである。

ブラシレスモータＭは、モータケース１を有する。モータケース１は、筒状ヨーク２と、ベース部材３と、カバー部材４とを有する。筒状ヨーク２は、有底筒状をなし、その開口側にベース部材３が取り付けられる。ベース部材３は、アルミニウムによりなり、筒状ヨーク２の開口側に取り付けられている。カバー部材４は、略板状をなし、ベース部材３の前記筒状ヨーク２とは反対側に取り付けられている。ベース部材３とカバー部材４とでなる収容空間に回路基板５が収容される。

ブラシレスモータＭは、筒状ヨーク２の内周面にステータ１０が固定され、そのステータ１０の内側には、回転軸６を有するロータ２０が配設されている。回転軸６は、非磁性体のステンレス製シャフトであって、筒状ヨーク２に形成した軸受保持部２ａに収容固定された軸受７及びベース部材３に形成した軸受保持部３ａに収容固定された軸受８にて、モータケース１に対して回転可能に支持されている。なお、軸受８は、非磁性体よりなる。

回転軸６の先端部は、筒状ヨーク２から突出し、ジョイント部材９が取り付けられている。ジョイント部材９は、モータＭから出力される回転トルクを調整機構（図示略）に伝達するため、前記調整機構と連結されている。調整機構はエンジンバルブ（図示略）を開閉するカムシャフト（図示略）と連結されている。即ち、モータＭから出力される回転トルクにて作動された前記調整機構が前記カムシャフトを作動させてエンジンバルブを開閉するタイミングが調整されるようになっている。

［ステータ］
図３及び図４に示すように、筒状ヨーク２の内周面にはステータ１０が固定されている。ステータ１０は、円筒状のステータコア１１を有し、そのステータコア１１には、周方向に等ピッチに配置される複数のティース１２が、径方向内側に向かって延出形成されている。各ティース１２は、Ｔ型のティースであって、その径方向の内周面は、回転軸６の回転軸線Ｌを中心として同心円の円弧を軸線方向に延出した円弧面である。

各ティース１２には、インシュレータ１３を介して３相の巻線のそれぞれが巻回されている。具体的には、図４に示すように、１２個のティース１２には、周方向に３相巻線、即ちＵ相巻線１４、Ｖ相巻線１５、Ｗ相巻線１６が順番に例えば集中巻きにて巻回されている。そして、こられ巻回した巻線１４，１５，１６に３相の駆動電流が供給されてステータ１０に回転磁界を形成し、ステータ１０の内側に配置したロータ２０を回転軸６中心に正逆回転させるようになっている。

［ロータ］
図３〜図６に示すように、ロータ２０は、前記回転軸６と、第１及び第２ロータコア２１，３１と、界磁磁石４０と、整流磁石４２と、センサマグネット５０とを有している。

［第１ロータコア］
図３〜図６に示すように、第１ロータコア２１は、軟磁性材料よりなる電磁鋼板にて形成され、ベース部材３側に配置される。第１ロータコア２１は、略円板状の第１コアベース２２を有し、その中心位置に軸方向に貫通する貫通穴２２ａが形成されている。貫通穴２２ａのベース部材３側の外周部には、略円筒状のボス部２２ｂが突出形成されている。本実施形態では、バーリング加工により、貫通穴２２ａとボス部２２ｂを同時に形成している。なお、ボス部２２ｂの外径は、回転軸６の一側を回転可能に支持する軸受８の外径より短く形成される。即ち、ボス部２２ｂの外径は、ベース部材３に設けた軸受８を収容固定する軸受保持部３ａの内径より短く形成されている。

貫通穴２２ａ（ボス部２２ｂ）には回転軸６が圧入して貫挿され、第１コアベース２２が回転軸６に対して圧着固定される。この時、ボス部２２ｂを形成することによって、第１コアベース２２は、回転軸６に対して強固に圧着固定される。そして、この第１コアベース２２が回転軸６に圧着固定されたとき、ボス部２２ｂは、軸受保持部３ａに収容固定された軸受８に対して、軸方向において離間するように配置される（図１参照）。

第１コアベース２２の外周面２２ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の第１爪状磁極２３が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第１爪状磁極２３において、第１コアベース２２の外周面２２ｃから径方向外側に突出した部分を第１基部２４といい、軸方向に屈曲された先端部分を第１磁極部２５という。

第１基部２４と第１磁極部２５からなる第１爪状磁極２３の周方向両端面２３ａ，２３ｂは、径方向に延びる（軸方向から見て径方向に対して傾斜していない）平坦面となっている。そして、各第１爪状磁極２３の周方向の角度、即ち前記周方向両端面２３ａ，２３ｂ間の角度は、周方向に隣り合う第１爪状磁極２３同士の隙間の角度より小さく設定されている。

また、第１磁極部２５の径方向外側面２６は、軸直交方向断面形状が回転軸６の回転軸線Ｌを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面２６に２つの補助溝２７を有している。補助溝２７は、径方向外側面２６の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけずれた位置に形成されている。補助溝２７は、軸直交方向断面形状がＵ字状、即ち底面が湾曲面にて形成されている。

［第２ロータコア］
図３〜図６に示すように、第２ロータコア３１は、第１ロータコア２１と同一材質及び同形状であって、筒状ヨーク２側に配置される。第２ロータコア３１は、円板状の第２コアベース３２を有し、その中心位置に軸方向に貫通する貫通穴３２ａが形成されている。貫通穴３２ａの筒状ヨーク２側の外周部には、略円筒状のボス部３２ｂが突出形成されている。本実施形態では、バーリング加工により、貫通穴３２ａとボス部３２ｂを同時に形成している。なお、ボス部３２ｂの外径は、回転軸６の一側を回転可能に支持する軸受７の外径より短く形成される。即ち、ボス部３２ｂの外径は、筒状ヨーク２に設けた軸受７を収容固定する軸受保持部２ａの内径より短く形成されている。

貫通穴３２ａ（ボス部３２ｂ）には回転軸６が圧入して貫挿され、第２コアベース３２が回転軸６に対して圧着固定される。この時、ボス部３２ｂを形成することによって、第２コアベース３２は、回転軸６に対して強固に圧着固定される。そして、この第２コアベース３２が回転軸６に圧着固定されたとき、ボス部３２ｂは、軸受保持部２ａに収容固定された軸受７に対して、軸方向において離間するように配置されるようになっている（図１参照）。

第２コアベース３２の外周面３２ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の第２爪状磁極３３が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第２爪状磁極３３において、第２コアベース３２の外周面３２ｃから径方向外側に突出した部分を第２基部３４といい、軸方向に屈曲された先端部分を第２磁極部３５という。

第２基部３４と第２磁極部３５からなる第２爪状磁極３３の周方向両端面３３ａ，３３ｂは径方向に延びる平坦面とされている。そして、各第２爪状磁極３３の周方向の角度、即ち前記周方向両端面３３ａ，３３ｂ間の角度は、周方向に隣り合う第２爪状磁極３３同士の隙間の角度より小さく設定されている。

また、第２磁極部３５の径方向外側面３６は、軸直交方向断面形状が回転軸６の回転軸線Ｌを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面３６に２つの補助溝３７を有している。補助溝３７は、径方向外側面３６の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけずれた位置に形成されている。補助溝３７は、軸直交方向断面形状がＵ字状、即ち底面が湾曲面にて形成されている。

そして、このような第２ロータコア３１は、各第２爪状磁極３３が第１ロータコア２１の各第１爪状磁極２３間となるようにして第１ロータコア２１と対向させて組み合わされる。このとき、第２コアベース３２の内側面３２ｄと第１コアベース２２の内側面２２ｄとの軸方向の間に界磁磁石４０が介在される。

［界磁磁石］
図６に示すように、界磁磁石４０は、円板状の永久磁石であって、その中央部に貫通穴４０ａが形成されている。界磁磁石４０は、その貫通穴４０ａに円筒状のスリーブ４１が貫挿されている。スリーブ４１は、非磁性体よりなり本実施形態では回転軸６と同じステンレス製にて形成されている。界磁磁石４０の外径は、第１及び第２コアベース２２，３２の外径と一致するように設定されている。従って、界磁磁石４０の外周面４０ｂが第１及び第２コアベース２２，３２の外周面２２ｃ，３２ｃと面一となる。

界磁磁石４０は、円板状の永久磁石であって、その中央部に貫通穴４０ａが形成されている。界磁磁石４０は、その貫通穴４０ａに円筒状のスリーブ４１が貫挿されている。スリーブ４１は、非磁性体よりなり本実施形態では回転軸６と同じステンレス製にて形成されている。界磁磁石４０の外径は、第１及び第２コアベース２２，３２の外径と一致するように設定されている。従って、界磁磁石４０の外周面４０ｂが第１及び第２コアベース２２，３２の外周面２２ｃ，３２ｃと面一となる。

従って、本実施形態のロータ２０は、界磁磁石４０を用いた所謂ランデル型ロータである。ロータ２０は、Ｎ極となる第１爪状磁極２３と、Ｓ極となる第２爪状磁極３３とが周方向に交互に配置されており、磁極数が８極となる。すなわち、本実施形態のブラシレスモータＭは、ロータ２０の極数が２×ｎ（但し、ｎは自然数）に設定されるとともに、ステータ１０のティース１２の数が３×ｎに設定され、具体的には、ロータ２０の極数が「８」に設定され、ステータ１０のティース１２の数が「１２」に設定されている。

［整流磁石（補助磁石）］
ロータ２０は、界磁磁石４０の外周側に補助磁石としての整流磁石４２を備えている。整流磁石４２は、円環状をなすよう形成される。なお、界磁磁石４０と整流磁石４２とは、異なる材料で構成される。具体的には、界磁磁石４０は、例えば異方性の焼結磁石であり、例えばフェライト磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石、ネオジム磁石等で構成される。整流磁石４２は、例えばボンド磁石（プラスチックマグネット、ゴムマグネット等）であり、例えばサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）系磁石、ネオジム磁石等などの希土類磁石で構成される。

図６に示すように、整流磁石４２は、背面磁石部４３，４４と極間磁石部４５とを有し、背面磁石部４３，４４及び極間磁石部４５のそれぞれで漏れ磁束を抑えるように磁化された極異方性磁石である。

詳述すると、一方の背面磁石部４３は、第１爪状磁極２３の第１磁極部２５の内周面と、第２コアベース３２の外周面３２ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部４３は、第１磁極部２５の内周面に当接する側がその第１磁極部２５と同極のＮ極に、第２コアベース３２の外周面３２ｃに当接する側がその第２コアベース３２と同極のＳ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

他方の背面磁石部４４は、第２爪状磁極３３の第２磁極部３５の内周面と、第１コアベース２２の外周面２２ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部４４は、第２磁極部３５の内周面に当接する側がその第２磁極部３５と同極のＳ極に、第１コアベース２２の外周面２２ｃに当接する側がその第１コアベース２２と同極のＮ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

極間磁石部４５は、第１爪状磁極２３と第２爪状磁極３３との周方向の間に配置されている。極間磁石部４５は、周方向において第１爪状磁極２３側がＮ極に、第２爪状磁極３３側がＳ極となるように周方向成分を主として磁化されている。

［センサマグネット］
センサマグネット５０は、断面略矩形状で円環状をなしているが、軸方向一端面において、径方向中央部分がロータ２０の本体側の固定部位Ａ１に対して固定するための固定面５１となっている。固定面５１は、センサマグネット５０の全周に亘って設けられる円環状の平坦面をなしている。

これに対し、センサマグネット５０を固定するためのロータ２０の本体側の固定部位Ａ１としては、第１ロータコア２１と整流磁石４２とに跨る円環状の面、詳しくは、第１コアベース２２の第１爪状磁極２３における第１基部２４の端面と、整流磁石４２における背面磁石部４４の端面及び極間磁石部４５の端面の一部とがなす周方向に略面一となる円環状の平坦面である。

そして、センサマグネット５０は、固定面５１とロータ２０の本体側の固定部位Ａ１との間に塗布される接着剤にてその固定部位Ａ１に対して加圧されて接着固定される。このようにしてセンサマグネット５０は、自身の磁極とロータ２０の磁極、即ち第１及び第２爪状磁極２３，３３とが対応するようにして接着固定されている。

［磁気センサ］
また、本実施形態のブラシレスモータＭは、回路基板５にセンサマグネット５０に対して軸方向に所定の間隔を有して対向するホールＩＣ等の磁気センサ６０が設けられる。そして、ロータ２０と一体的にセンサマグネット５０が回転することで、磁気センサ６０はそのセンサマグネット５０の磁極に応じた検出信号を出力する。磁気センサ６０からの検出信号を受けた制御回路（図示略）は、その検出信号に基づいてロータ２０の回転位置（角度）を算出するとともに回転数（速度）等を算出し、ブラシレスモータＭの駆動制御を行う。

次に、本実施形態のランデル型モータとしてのブラシレスモータＭの特徴部分について説明する。
本実施形態のブラシレスモータＭでは、支軸部としてのピン部材７０を介してジョイント部材９が回転軸６に組み付けられる。

図７〜図９に示すように、円柱状をなすピン部材７０は、筒状ヨーク２から突出から突出する回転軸６の先端部位に形成された貫通孔６ａに圧入固定（締まりばめ）されている。ピン部材７０は、その中心軸線Ｌｘが回転軸６の回転軸線Ｌに対して直交するように回転軸６に組み付けられている。また、ピン部材７０の長手方向両端部は、貫通孔６ａからそれぞれ突出している。このピン部材７０はジョイント部材９を揺動可能（傾動可能）に支持している。

図７及び図９に示すように、ジョイント部材９は、扁平形状をなす基部７１と、基部７１から軸方向に延びる一対の軸方向延出部７２とを有している。
基部７１は、回転軸６の先端部が内側に挿通される嵌合部としての円環部７３と、その円環部７３から径方向外側に互いに反対方向に延びる一対の腕部７４とからなる。円環部７３は、回転軸６に対して外嵌した状態で組み付けられるものであり、円環部７３の内径は、回転軸６の外径よりも大きく設定されており、円環部７３の内周面と回転軸６の外周面との間には隙間Ｓが形成されている（図７参照）。

円環部７３には、ピン部材７０が挿通（隙間ばめ）される挿通孔７３ａが１８０度対向位置にそれぞれ形成されている。この挿通孔７３ａに挿入されたピン部材７０によって、ジョイント部材９が揺動可能に支持されている。つまり、ジョイント部材９は、回転軸６の回転軸線Ｌと直交するピン部材７０の中心軸線Ｌｘを中心に揺動可能となっている。

また、円環部７３と回転軸６との間に径方向の隙間Ｓが設定されているため、ジョイント部材９は、ピン部材７０に沿って軸線Ｌｘ方向（長手方向）に相対移動可能となっている。

次に、ブラシレスモータＭの製造方法として、ジョイント部材９の組み付け方法について説明する。
本実施形態のブラシレスモータＭでは、モータＭの回転軸６に対してジョイント部材９を取り付ける際に、モータＭの保持する受け治具８１と、ジョイント部材９を受ける受け面８２ａを有する受け治具８２とを用いられる。

受け治具８１は、例えばモータＭを載置するための載置台８１ａと、載置台８１ａを搬送するためのキャスター８１ｂとを有する。載置台８１ａは、載置台８１ａからモータＭが移動することを抑えるための嵌合形状を有することが好ましい。

上記のように構成された受け治具８１の載置台８１ａにモータＭを載置した状態でモータＭを搬送する。より具体的には、ジョイント部材９が受け面８２ａと当接させるとともに、ジョイント部材９と回転軸６とを当接させる位置まで受け治具８１を移動させる。

次いで、回転軸６の貫通孔６ａ及びジョイント部材９の挿通孔７３ａにピン部材７０を挿通する。このとき、貫通孔６ａに対してピン部材７０が圧入されて、ピン部材７０が貫通孔６ａの両側から突出した状態で固定される。これによってジョイント部材９がピン部材７０を介して回転軸６に組み付けられる。なお、貫通孔６ａに対してピン部材７０を圧入する際にはその荷重は受け面８２ａにて受けることとなる。このため、回転軸６と軸受７，８との間でラジアル荷重が発生することが抑えられている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）ジョイント部材９を圧入方向下流側で受ける受け面８２ａを有した受け治具８２により、回転軸６とジョイント部材９の円環部７３をピン部材７０の圧入方向下流側において当接させた状態で保持し、ピン部材７０を貫通孔６ａに圧入する。これにより、圧入する際の荷重は受け面８２ａを有する受け治具８２にて受けることとなるため、回転軸６と軸受７，８との間でのラジアル荷重の発生を抑えてジョイント部材９の組み付けを行うことができる。

（２）モータＭの受け治具８１を可動させることで、回転軸６とジョイント部材９の円環部７３をピン部材７０の圧入方向下流側において当接させた状態とすることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、モータＭの受け治具８１を可動させる構成としたが、これに限らず、ジョイント部材９の受け治具８２を可動させても良い。このような構成であっても回転軸６とジョイント部材９の円環部７３をピン部材７０の圧入方向下流側において当接させた状態とすることができる。

・上記実施形態では、ロータ２０を所謂ランデル型ロータ構造としたが、これにかぎらない。ＳＰＭ型ロータやＩＰＭ型ロータであってもよい。
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

Ｍ…ブラシレスモータ（モータ本体）、１…モータケース（ハウジング）、２…モータケースを構成する筒状ヨーク、３…モータケースを構成するベース部材、４…モータケースを構成するカバー部材、６…回転軸、６ａ…貫通孔、７，８…軸受、９…ジョイント部材、１０…ステータ、２０…ロータ（ランデル型ロータ）、７０…ピン部材（支軸部）、７３…円環部（嵌合部）、７３ａ…挿通孔、８１…受け治具、８２…受け治具、８２ａ…受け面、Ｌ…回転軸線。

Claims (3)

1. ハウジングと該ハウジングから突出する回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受とを有するモータ本体と、
   前記回転軸の回転軸線と直交するように形成された貫通孔に圧入固定される支軸部と、
   前記回転軸の外径よりも大きな直径の嵌合部と前記支軸部を挿通可能な挿通孔とを有し、該嵌合部を前記回転軸に外嵌した状態で前記支軸部が前記貫通孔に圧入固定されることで前記支軸部に対して揺動可能に軸支されるジョイント部材と、
   を備えたモータの製造方法であって、
   前記ジョイント部材を圧入方向下流側で受ける受け面を有した受け治具により、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態で保持し、前記支軸部を前記貫通孔に圧入することを特徴とするモータの製造方法。
2. 請求項１に記載のモータの製造方法において、
   前記モータ本体の受け治具を可動させることで、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることを特徴とするモータの製造方法。
3. 請求項１に記載のモータの製造方法において、
   前記ジョイント部材の前記受け治具を可動させることで、前記回転軸と前記ジョイント部材の前記嵌合部を前記支軸部の圧入方向下流側において当接させた状態とすることを特徴とするモータの製造方法。

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