JP2019058015A - モータ及びモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出部及び被検出部によるロータの回転検出精度が低下することを抑制しつつ、組立時に被検出部と磁気遮蔽部材とが干渉することを抑制する。【解決手段】モータ１０は、回転軸１２を備えたロータ１４と、ステータ１８と、を備えている。また、モータ１０は、ロータ１４と一体に回転するレゾルバロータ１６と、レゾルバロータ１６の回転を検出することで回転軸１２の回転が検出されるレゾルバステータ２０と、磁性材料を用いて形成されていると共にステータ１８とレゾルバステータ２０との間に配置されたホルダ２２と、を備えている。ホルダ２２には、レゾルバステータ２０が固定されていると共に回転軸１２が挿通される挿通孔２２Ｅが形成されている。挿通孔２２Ｅの内面において最も径方向内側に位置している部分が、レゾルバステータ２０において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

下記特許文献１には、ロータ（ロータシャフト）の回転角度を検出するためのレゾルバ（レゾルバステータ（検出部）及びレゾルバロータ（被検出部））を備えたブラシレスモータが開示されている。この文献に記載されたブラシレスモータでは、ステータとレゾルバステータとの間に磁気シールド（磁気遮蔽部材）を設けることで、レゾルバによるロータの回転検出精度の低下が抑制されている。

特開２０１０−１１５０２２号公報

ところで、上記特許文献１に記載された構成では、ブラシレスモータの組立工程において、レゾルバロータをレゾルバステータの径方向内側に配置させる。この時、レゾルバロータを磁気シールドに形成された貫通孔に挿通させる必要があり、レゾルバロータが磁気シールドに形成された貫通孔の縁部に干渉（接触）することが考えられる。また、レゾルバロータと磁気シールドに形成された貫通孔の縁部との干渉を避けるために、磁気シールドの貫通孔の内径を大きくすると、レゾルバによるロータの回転検出精度が低下することが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、検出部及び被検出部によるロータの回転検出精度が低下することを抑制しつつ、組立時に被検出部と磁気遮蔽部材とが干渉することを抑制することができるモータ及びモータの製造方法を得ることが目的である。

請求項１記載のモータは、回転軸を備えたロータと、前記ロータの径方向外側に配置され、磁界を発生させることで前記ロータを回転させるステータと、前記回転軸に固定され、前記ロータと一体に回転する被検出部と、前記被検出部の径方向外側に配置され、該被検出部の回転を検出することで前記回転軸の回転が検出される検出部と、磁性材料を用いて形成されていると共に前記ステータと前記検出部との間に配置され、かつ前記検出部が固定されていると共に前記回転軸が挿通される挿通孔が形成され、該挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が、前記検出部において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置しているホルダと、を備えている。

請求項１記載のモータによれば、ステータが磁界を発生させると、この磁界を受けてロータが回転軸と共に回転する。また、回転軸が回転すると、当該回転軸に固定された被検出部が回転する。この被検出部の回転が検出部によって検出されることで、回転軸の回転が検出される。ここで、請求項１記載の発明では、磁性材料を用いて形成されたホルダが、ステータと検出部との間に配置されている。これにより、ステータの磁界がホルダによって遮蔽されて、検出部及び被検出部によるロータの回転検出精度が低下することを抑制することができる。また、ホルダに形成された挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が、検出部において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置している。これにより、ホルダの挿通孔に回転軸を挿通させて被検出部を検出部の径方向内側に配置させる際に、磁気遮蔽部材であるホルダに形成された挿通孔の内面と被検出部とが干渉することを抑制することができる。

請求項２記載のモータは、請求項１記載のモータにおいて、前記検出部は、環状に形成されたレゾルバステータとされていると共に、前記被検出部は外面が円筒面状に形成されたレゾルバロータとされ、前記挿通孔は、内面が円筒面状とされ、前記挿通孔の内径が、前記レゾルバステータの内径よりも大きく設定されている。

請求項２記載のモータによれば、ホルダの挿通孔の内径が、レゾルバステータの内径よりも大きな外径に設定されている。これにより、ホルダの挿通孔に回転軸を挿通させてレゾルバロータをレゾルバステータの径方向内側に配置させる際に、ホルダに形成された挿通孔の内面とレゾルバロータの外面とが干渉することを抑制することができる。

請求項３記載のモータは、請求項１又は請求項２記載のモータにおいて、前記ホルダが、前記ステータに固定されている。

請求項３記載のモータによれば、検出部が固定されたホルダがステータに固定されている。すなわち、検出部がホルダを介してステータに固定されている。これにより、検出部のステータに対する位置精度を確保することができる。

請求項４記載のモータは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記ステータには、凹状の溝が形成されており、前記ホルダの一部が、前記溝に係止されている。

請求項４記載のモータによれば、ホルダの一部が上記溝に係止されることで、ホルダをステータに容易に固定することができる。

請求項５記載のモータは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記ステータは、巻線が巻回されるステータコアを含んで構成されており、前記ステータコアの軸方向一方側の端面に前記ホルダが固定されている。

請求項５記載のモータによれば、ステータコアの軸方向一方側の端面にホルダが固定されている。これにより、ステータコアに対するホルダの軸方向一方側への突出量が少なくなり、モータの軸方向への小型化を図ることができる。

請求項６記載のモータの製造方法は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のモータの製造方向に適用され、筒状に形成された前記ホルダを用い、前記挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が位置する側から前記被検出部を挿通する。

請求項６記載のモータの製造方法によれば、挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が位置する側から被検出部を挿通することにより、組立時に被検出部と磁気遮蔽部材とが干渉することを抑制することができる。

本実施形態のモータを模式的に示す断面図である。 ホルダが固定されたステータコアを示す斜視図である。 第１変形例のモータを模式的に示す断面図である。 第２変形例のモータを模式的に示す断面図である。

図１及び図２を用いて、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、モータの回転軸の回転軸方向、回転径方向及び回転周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態のモータ１０は、インナロータ型のブラシレスモータである。このモータ１０は、回転軸１２を備えたロータ１４と、回転軸１２に固定されることでロータ１４と一体に回転する被検出部としてのレゾルバロータ１６と、を備えている。また、モータ１０は、ロータ１４の径方向外側に配置されたステータ１８と、レゾルバロータ１６の径方向外側に配置された検出部としてのレゾルバステータ２０と、を備えている。さらに、モータ１０は、レゾルバステータ２０が固定されていると共にステータ１８のステータコア２４に固定されるホルダ２２を備えている。

ロータ１４は、軸心部に回転軸１２が圧入等により固定されたロータコアと、ロータコアの外周部に固定されたロータマグネットと、を含んで構成されている。

レゾルバロータ１６は、ロータ１４の軸方向一方側（矢印Ｚ方向側）に配置されていると共に当該ロータ１４と軸方向に隣り合って配置された状態で回転軸１２に固定されている。このレゾルバロータ１６の基本的な構成は前述のロータ１４と同様に構成されている。すなわち、レゾルバロータ１６は、その外面１６Ａが円筒面状に形成されており、軸心部に回転軸１２が圧入等により固定されたレゾルバロータコアと、レゾルバロータコアの外周部に固定されたレゾルバロータマグネットと、を含んで構成されている。

ステータ１８は、ロータ１４の径方向外側に配置されている。このステータ１８は、環状に形成されたステータコア２４と、ステータコア２４の所定の部位に導電性の巻線が巻回されることによって形成されたコイル２６と、を備えている。

図１及び図２に示されるように、ステータコア２４は、環状に形成された外側環状部２４Ａと、外側環状部２４Ａの径方向内側の面から径方向内側へ向けて突出すると共に周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース部２４Ｂと、を備えている。各々のティース部２４Ｂの回りにはコイル２６が形成されている。また、ステータコア２４は、各々のティース部２４Ｂの径方向内側の端部から、周方向一方側及び他方側へ向けて延びると共に径方向内側の面が円筒面状に形成され、ロータ１４と対向して配置されるロータ対向部２４Ｃを備えている。図２に示されるように、ロータ対向部２４Ｃの径方向内側には、ロータ１４側が開放された凹状の溝２４Ｄが軸方向に沿って形成されている。本実施形態では、１つのロータ対向部２４Ｃには、２つの溝２４Ｄが形成されている。これにより、各々のロータ対向部２４Ｃの径方向内側の面が、溝２４Ｄを挟んで周方向に３分割されている。

以上説明したステータコア２４は、モータ１０の外郭を形成する筒状のケース３２の内周部に圧入されている。

図１に示されるように、レゾルバステータ２０は、レゾルバロータ１６の径方向外側に配置されている。このレゾルバステータ２０の基本的な構成は前述のステータ１８と同様に構成されている。すなわち、レゾルバステータ２０は、その内面２８Ａが円筒面状に形成されたレゾルバステータコア２８と、レゾルバステータコア２８の所定の部位に導電性の巻線が巻回されることによって形成されたレゾルバコイル３０と、を含んで構成されている。そして、レゾルバロータ１６が回転すると、レゾルバステータ２０のレゾルバコイル３０に誘導電流が生じる。この誘導電流の電流値の変化から回転軸１２の回転角度や回転数が算出される（回転軸１２の回転角度や回転数が検出される）ようになっている。

図１及び図２に示されるように、ホルダ２２は、一例として磁性材料である板材（例えば、鉄）にプレス加工等が施されることによって形成されている。このホルダ２２は、径方向内側の面がステータコア２４のロータ対向部２４Ｃの径方向内側の面の内径とほぼ同じ内径の筒状に形成された遮蔽壁部としての第１筒状部２２Ａを備えている。この第１筒状部２２Ａの軸方向他方側の端部からは、舌片状に形成された複数の係止片部２２Ｂが軸方向他方側に向けて延出している。そして、各々の係止片部２２Ｂが、ステータコア２４のロータ対向部２４Ｃに形成された各々の溝２４Ｄへかしめ（例えば割りかしめ）や圧入等で係止されることで、ホルダ２２がステータコア２４の軸方向一方側の端面に固定されている。

また、ホルダ２２は、第１筒状部２２Ａの軸方向一方側の端部から径方向外側に向けて延びる円板状に形成された遮蔽壁部としての円板部２２Ｃを備えている。この円板部２２Ｃは、ホルダ２２がステータコア２４に取付けられた状態においてステータコア２４及び各々のコイル２６と軸方向に対向している。

さらに、ホルダ２２は、円板部２２Ｃの径方向外側の端部から軸方向一方側へ向けて延びる筒状に形成された第２筒状部２２Ｄを備えている。この第２筒状部２２Ｄの径方向内側の面には、レゾルバステータ２０が圧入や接着剤等を介して固定されている。

ここで、ホルダ２２の円板部２２Ｃの内周部及び第１筒状部２２Ａは、回転軸１２が挿通される挿通孔２２Ｅを形成している。そして、この挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆの内径Ｄ１は、レゾルバステータ２０の内面２８Ａの内径Ｄ２（レゾルバステータコア２８の内面２８Ａの内径Ｄ２）よりも大きな内径に設定されている。これにより、挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆは、レゾルバステータ２０のレゾルバステータコア２８の内面２８Ａよりも径方向外側に位置している。

以上説明したホルダ２２は、ケース３２の内周部に配置されている。なお、本実施形態では、ホルダ２２とケース３２とが隙間ばめとされている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、ステータコア２４の各々のティース部２４Ｂの回りに形成されたコイル２６へ通電がなされると、ステータ１８の回りに磁界が発生する。この磁界をロータ１４が受けることで、ロータ１４が回転軸１２と共に回転する。また、回転軸１２が回転すると、当該回転軸１２に固定されたレゾルバロータ１６が回転する。このレゾルバロータ１６の回転がレゾルバステータ２０によって検出されることで、回転軸１２の回転角度や回転数が検出される。

ここで、本実施形態では、レゾルバステータ２０が固定されたホルダ２２がステータコア２４に固定されている。すなわち、レゾルバステータ２０がホルダ２２を介してステータのステータコア２４に固定されている。これにより、レゾルバステータ２０のステータ１８に対する位置精度を確保することができる。

例えば、図１に示されるように、ステータ１８及びレゾルバステータ２０を各々の外周側に配置されたケース３２に圧入により固定した場合と比べて、レゾルバステータ２０のステータ１８に対する周方向への位置精度を確保し易くすることができる。また、本実施形態では、レゾルバステータ２０がホルダ２２を介してステータコア２４に固定されている。そのため、モータ１０の組立工程において、レゾルバステータ２０をケース３２に圧入することなく、ステータ１８のみをケース３２に圧入することで、モータ１０を組み立てることができる。

また、本実施形態では、ホルダ２２が、磁性材料である鋼板材を用いて形成されていると共に、ステータ１８のコイル２６とレゾルバステータ２０との間を隔てる第１筒状部２２Ａ及び円板部２２Ｃを含んで構成されている。これにより、ステータ１８のコイル２６からレゾルバステータ２０側へ向かう磁気をホルダ２２の第１筒状部２２Ａ及び円板部２２Ｃによって遮蔽することができる。その結果、レゾルバステータ２０とステータ１８とをより近接して配置することが可能となり、モータ１０の体格（特に軸方向への体格）が大型化することを抑制することができる。また、本実施形態では、ホルダ２２がステータコア２４の軸方向一方側の端面に固定されていることにより、ホルダ２２のステータコア２４の軸方向一方側の端面に対する突出量が小さくなり、モータ１０の軸方向への小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ステータコア２４の各々のロータ対向部２４Ｃの径方向内側の面が、溝２４Ｄを挟んで周方向に３分割されている。これにより、モータ１０のコギングトルクを低減することができる。

また、ホルダ２２の係止片部２２Ｂがステータコア２４のロータ対向部２４Ｃに形成された各々の溝２４Ｄへ係止されることで、ホルダ２２をステータコア２４に容易に固定することができる。また、ホルダ２２の一部が係止されることのみを目的とした被係止部をステータコア２４に設けた場合と比べて、ステータコア２４の構造が複雑化することを抑制することができる。その結果、ステータコア２４の体格の大型化が抑制され、当該ステータコア２４を含んで構成されたモータ１０の体格が大型化することを抑制することができる。

また、本実施形態では、ホルダ２２の挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆの内径Ｄ１が、レゾルバステータ２０のレゾルバステータコア２８の内面２８Ａの内径Ｄ２よりも大きな内径に設定されている。これにより、ホルダ２２の挿通孔２２Ｅに回転軸１２を軸方向他方側から一方側へ挿通させてレゾルバロータ１６をレゾルバステータ２０の径方向内側に配置させる際に、ホルダ２２に形成された挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆとレゾルバロータ１６の外面１６Ａとが干渉することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ホルダ２２の係止片部２２Ｂがステータコア２４のロータ対向部２４Ｃに形成された各々の溝２４Ｄへ係止されることで、ホルダ２２がステータコア２４に固定されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ホルダ２２のステータコア２４への固定方法は、モータ１０の体格（ステータコア２４の体格）やモータ１０に要求される性能等を考慮して適宜設定すればよい。例えば、溶接等によってホルダ２２がステータコア２４に固定されていてもよいし、ホルダ２２が樹脂材料を用いて形成されている場合にあっては、モールドによってホルダ２２がステータコア２４に固定され（ホルダ２２とステータコア２４とが一体化され）ていてもよい。

また、本実施形態では、ホルダ２２が、磁性材料である鋼板材を用いて形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁性材料である磁性粉末が混練された樹脂材料等を用いてホルダを形成してもよい。このように、ホルダを形成する材料は、モータ１０に要求される質量などを考慮して適宜選択すればよい。

さらに、本実施形態では、ブラシレスモータに本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、ブラシ及び整流子を備えたモータに本発明を適用することもできる。

また、本実施形態では、レゾルバロータ１６及びレゾルバステータ２０を用いて回転軸１２の回転角度を検出した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、被検出部としてのリングマグネット及び検出部としてのホール素子を用いて回転軸１２の回転角度を検出してもよい。この場合、ホルダ２２の挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆが、ホール素子において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置するように構成すればよい。また、ホルダ２２の挿通孔２２Ｅの内面２２Ｆが円筒面状ではない場合においては当該内面２２Ｆにおいて最も径方向内側に位置している部分が、レゾルバステータ２０やホール素子等の検出部において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置するように構成すればよい。

さらに、本実施形態では、ホルダ２２の第２筒状部２２Ｄにレゾルバステータ２０を固定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示された第１変形例に係るモータ３４のように、ホルダ２２の第１筒状部２２Ａの径方向内側の面にレゾルバステータ２０を固定してもよい。当該構成では、モータ３４の軸短化を図ることができる。また、図４に示された第２変形例に係るモータ３６のように、ケース３２の軸方向一方側の端部に取付けられたエンドプレート３８にホルダ２２の一部を係止させることで、ホルダ２２の支持剛性を向上させてもよい。当該構成では、ホルダ２２の第２筒状部２２Ｄの軸方向一方側の端部が嵌まり込む環状の溝部３８Ａがエンドプレート３８に形成されている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ モータ
１２ 回転軸
１４ ロータ
１６ レゾルバロータ（被検出部）
１８ ステータ
２０ レゾルバステータ（検出部）
２０Ａ レゾルバステータの外面
２２ ホルダ
２２Ｅ 挿通孔
２２Ｆ 挿通孔の内面
２４ ステータコア
２４Ｄ 溝
２６ コイル
３４ モータ
３６ モータ

Claims (6)

1. 回転軸を備えたロータと、
   前記ロータの径方向外側に配置され、磁界を発生させることで前記ロータを回転させるステータと、
   前記回転軸に固定され、前記ロータと一体に回転する被検出部と、
   前記被検出部の径方向外側に配置され、該被検出部の回転を検出することで前記回転軸の回転が検出される検出部と、
   磁性材料を用いて形成されていると共に前記ステータと前記検出部との間に配置され、かつ前記検出部が固定されていると共に前記回転軸が挿通される挿通孔が形成され、該挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が、前記検出部において最も径方向内側に位置している部分よりも径方向外側に位置しているホルダと、
   を備えたモータ。
2. 前記検出部は、環状に形成されたレゾルバステータとされていると共に、前記被検出部は外面が円筒面状に形成されたレゾルバロータとされ、
   前記挿通孔は、内面が円筒面状とされ、
   前記挿通孔の内径が、前記レゾルバステータの内径よりも大きく設定されている請求項１記載のモータ。
3. 前記ホルダが、前記ステータに固定されている請求項１又は請求項２記載のモータ。
4. 前記ステータには、凹状の溝が形成されており、
   前記ホルダの一部が、前記溝に係止されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記ステータは、巻線が巻回されるステータコアを含んで構成されており、
   前記ステータコアの軸方向一方側の端面に前記ホルダが固定されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のモータの製造方向に適用され、
   筒状に形成された前記ホルダを用い、
   前記挿通孔の内面において最も径方向内側に位置している部分が位置する側から前記被検出部を挿通するモータの製造方法。