JP2020022243A - Rotor of rotary electric machine, and rotary electric machine for power steering of automobile including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータに関し、特に自動車用の補機用の回転電機やパワーステアリング用回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor for a rotating electric machine, and more particularly to a rotating electric machine for an auxiliary machine for an automobile and a rotating electric machine for a power steering.
本技術分野の背景技術として、特開2012−217285公報に回転電機のロータに用いられるサイドカバーに関するものが開示されている。 As a background art of this technical field, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-217285 discloses a side cover used for a rotor of a rotating electric machine.
当該特許公報には、ロータの軸方向両端面に配置されるエンドプレートが開示され、そのエンドプレートには、先端側片と根元屈曲部の間に中間屈曲部と称される円弧屈曲部が軸方向外側に向かって凸状に配置されている。エンドプレートをロータの軸端面に押し付けて固定するときに、中間屈曲部が先端側片から受ける力を吸収し、ロータ端面に密着固定される構造となっている。 This patent publication discloses end plates arranged on both axial end surfaces of the rotor, and the end plate has an arc-shaped bent portion called an intermediate bent portion between the tip side piece and the root bent portion. It is arranged convexly outward in the direction. When the end plate is pressed against and fixed to the shaft end face of the rotor, the intermediate bent portion absorbs the force received from the tip side piece and is fixed to the rotor end face in close contact.
エンドプレートの押圧時に中間屈曲部を変形させエンドプレートを完全にロータコアに密着させるためには押圧力が大きくなる課題があり圧入設備の大型化が必要となる。また、エンドプレートの解放端はロータコア表面に対してエンドプレートが擦りながら外径側に延ばされるためエンドプレート取り付け時にコンタミが発生するおそれがある。 In order to deform the intermediate bent portion at the time of pressing the end plate and bring the end plate into complete contact with the rotor core, there is a problem that the pressing force becomes large, and it is necessary to increase the size of the press-fitting equipment. Further, since the open end of the end plate is extended toward the outer diameter side while the end plate rubs against the surface of the rotor core, there is a possibility that contamination occurs when the end plate is attached.
本発明の課題は、組立易くかつコンタミを抑制して信頼性を向上させることである。 An object of the present invention is to improve reliability by facilitating assembly and suppressing contamination.
本発明に係る回転電機のロータは、磁石と、前記磁石を収納する収納空間を形成するロータコアと、前記ロータコアに接続される回転軸と、前記収納空間に繋がる前記ロータコアの開口部を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、磁性を帯びる材料で構成され、前記磁石の磁力により前記ロータコアの前記開口部に向かって引きつけられる。 The rotor of the rotating electric machine according to the present invention includes a magnet, a rotor core forming a storage space for storing the magnet, a rotating shaft connected to the rotor core, and a cover covering an opening of the rotor core connected to the storage space. The cover is made of a magnetic material, and is attracted toward the opening of the rotor core by the magnetic force of the magnet.
本発明により、カバーを磁化される材質で構成し、組立時に曲げ易くでき、更に隙間を狭めるためにロータコア内に埋め込まれた磁石の吸引力でカバーをロータコアで保持することで、組立易くかつコンタミを抑制して信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the cover is made of a magnetized material, can be easily bent at the time of assembling, and the cover is held by the rotor core with the attractive force of the magnet embedded in the rotor core to further narrow the gap, thereby facilitating assembly and contamination. And the reliability can be improved.
以下、本発明に係る実施形態を図1から図9を用いて説明する。 An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本実施形態に係る電動パワーステアリングシステムの外観図である。 FIG. 1 is an external view of an electric power steering system according to the present embodiment.
電動パワーステアリングシステムは、モータ100を用いた操舵装置200を有する。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト202の下端には図示しないピニオンが設けられる。このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。
The electric power steering system has a
このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド203が連結されており、ラックはラックハウジング204に覆われている。そして、ラックハウジング204とタイロッド203との間にはゴムブーツ205が設けられている。
ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置206が設けられている。ステアリングシャフト202の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ207が設けられ、トルクセンサ207の検出値に基づいてラックにギヤ210を介して操舵補助力を付与するモータ100と、モータ100を制御する制御用ECU(ELECTRIC CONTROL UNIT)209とが設けられている。
An electric
このような構造において、制御用ECU209は、トルクセンサ207により検出された操舵角の変化率から操舵開始を検出し、操舵開始における操舵補助力として、モータ出力を制御することができる構成となっている。
In such a structure, the
以上述べたように、モータ100が操舵力の補助力を発生し、運転者が陀角を切り易くしている。また、モータ100と図示しないステアリングホイールは機械的に連結されているため、モータ100内部でのロックは操舵操作に障害が発生する。そのため、モータ内部への外部からのコンタミの侵入や内部でのコンタミ発生が有ってはならない。
As described above, the
図2は、本実施形態に係る操舵装置200に組み込まれるモータ100の外観斜視図である。
FIG. 2 is an external perspective view of the
モータ100は、ステータコアが収納されるハウジング1と、操舵装置200に取り付けされるブラケット2と、を有する。制御用ECU209(図示せず)は、ハウジング1のブラケット2とは反対側軸に接続される。制御用ECU209に対してモータ100からは3相巻線のコイル口出し線50が取り出されている。また、モータ100の出力はシャフト3に設けられたギア(図示せず)を介しラックギア210に伝達される。
The
図3は、図2で示されたモータ100の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of the
Oリング6が、ハウジング1とブラケット2の間に設けられる。また、ブラケット2にはシャフト3を支持するためのFベアリング5がベベル型トメワ4で固定されている。
An O-ring 6 is provided between the housing 1 and the bracket 2. Further, an F bearing 5 for supporting the
ハウジング1には、もう一方の軸受けであるRベアリング10が設けられており、シャフト3はこれらのベアリングにより回転可能な構造となっている。
The housing 1 is provided with an R bearing 10 as another bearing, and the
ロータ16は、シャフト3と、ロータコア8と、を有する。このロータコア8の中には磁石7が設けられ埋め込み構造となっている。
The rotor 16 has a
また、ハウジング1の内側にはステータコア9が設けられ、ステータコア9のスロット部には2系統の巻線が配置されている。この巻線は、電気的に独立した3相の2系統の巻線で構成され、スロットの内周側に配置される第1系統巻線20と、その第1系統巻線20の外周側に配置される第2系統巻線21と、からなる。 A stator core 9 is provided inside the housing 1, and two windings are arranged in a slot portion of the stator core 9. This winding is composed of two electrically independent three-phase windings, and a first winding 20 disposed on the inner peripheral side of the slot and an outer peripheral side of the first winding 20. And the second system winding 21 to be arranged.
これらの2系統巻線の間には系統間の短絡を防止する目的で出力軸側には絶縁部材11、反出力側には絶縁部材11Rが配置されている。また、これらの2系統巻線の出力はコイル口出し線50としてモータ100内部から制御回路側に突出している。
Between these two windings, an insulating member 11 is arranged on the output shaft side and an insulating member 11R is arranged on the non-output side for the purpose of preventing a short circuit between the systems. The outputs of these two-system windings project from the
コイル口出し線50は、2系統巻線のUVW入力線と2系統UVWの中性線の計12本が出力されている。 As the coil lead wires 50, a total of twelve UVW input wires for two-system winding and neutral wires for two-system UVW are output.
図4は、図3で説明したモータ100のロータ16の全体斜視図である。
FIG. 4 is an overall perspective view of the rotor 16 of the
ロータ16は、シャフト3に対してロータコア8が圧入されている。また、ロータコア8には内周側に磁石7が挿入されるスペースが設けられており磁石7が配置され、その両端部にFサイドカバー30FとRサイドカバー30Rがロータコア8同様にシャフト3に圧入されている。
The rotor 16 has the
図5は、ロータ16の組み立て方法を示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a method of assembling the rotor 16.
まず最初に、図5の最も左側に示されるように、ロータコア8に対して、シャフト3を図示した方向から圧入する。このとき、ロータコア8のプレス面はダレ側から圧入することでコンタミの発生抑制と圧入力の安定化を実現できる。この実施例のシャフト3にはロータコア8の圧入部分にローレット加工等の圧入力を下げられる工夫が2カ所してある。
First, as shown on the leftmost side of FIG. 5, the
図5の左側から2番目に示されるように、ロータコア8の圧入後、図示の下面に相当するRサイドカバー30Rをロータコア8の端面に圧入する。
As shown second from the left side in FIG. 5, after the press-fitting of the
図5の左側から3番目に示されるように、磁石7をロータコア8に挿入する。
As shown third from the left side in FIG. 5, the magnet 7 is inserted into the
図5の左側から4番目に示されるように、Fサイドカバー30Fをシャフト3に圧入後、ロータASSYが完成する。
As shown in the fourth from the left in FIG. 5, after the
次工程である着磁工程に関しては図示しないが、本ロータASSYには磁石7に対応したロータコア8に肉抜き穴等の基準位置が無いため、着磁に関しては、着磁ヨークと磁石の位置を機械的に位置決めする工程が必要になる。
Although the magnetizing step, which is the next step, is not shown, the rotor ASSY has no reference position such as a lightening hole in the
そこで、本工程ではロータの着磁ヨークに巻かれたコイルに予備電流を通電し、ロータ8を適切な位置に回転させる。この時、シャフト3の先端部と着磁ヨークとの接触回転面はシャフト3が回転し易いように支持されている。例えば、シャフト3の上下に設けられたセンター穴を基準に回転可能に上下から支持する等である。予備励磁が終了する前にシャフト3のセンター穴を支持している軸をシャフト3の穴に強く押し付け、ロータ16が回転しないように抑え込み、励磁を取り除く。次の工程で、着磁ヨークのコイルに着磁電流を流しロータ内部に配置した磁石を着磁する。
Therefore, in this step, a preliminary current is applied to the coil wound around the magnetized yoke of the rotor, and the
図6は、ロータコア8に対してFサイドカバー30FとRサイドカバー30Rが圧入された状態を示した断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the F side cover 30F and the R side cover 30R are press-fitted into the
ロータコア8の内部に設けられた磁石7の両端面は、それぞれのFサイドカバー30F及びRサイドカバー30Rで飛び出しや部分的な割れ、欠け等の飛び出しを防止できる構造としている。
Both end faces of the magnet 7 provided inside the
図7は、第1実施形態に係るFサイドカバー30F又はRサイドカバー30Rの構造を示す断面図である。図7の左側はシャフト3に圧入前のサイドカバーの形状を示し、図7の右側はシャフト3に圧入後のサイドカバーの形状を示す。第1実施形態に係るサイドカバーは、Fサイドカバー30FとRサイドカバー30Rは同じ構造である。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the F side cover 30F or the
サイドカバーは、シャフト3に圧入される円筒状のシャフト圧入部32と、その径方向に延在する円盤状の部分と、から構成されている。
The side cover includes a cylindrical shaft press-
接触部31Bは、シャフト圧入部32から外径方向に曲がり終わった部分に対応し、ロータコア8に接触する。接触部31Aは、最外径部に設けられかつロータコア8に接触する。
The contact portion 31 </ b> B corresponds to a portion that has been bent in the outer diameter direction from the shaft press-fitting
サイドカバーは、シャフト3に圧入される前は、図7の左図に示すように接触部31Aと31Bは段差がついた状態となっている。
Before the side cover is pressed into the
サイドカバーをシャフト3に圧入する場合、最初にロータコア8と接触する部分は、接触部31Aとなる。更に圧入していくとサイドカバーの接触部31Bがロータコア8の端面に接触する。この時、サイドカバーの円盤部が湾曲し、接触部31Aは強くロータコア8を軸方向から潰される方向に力を受けロータコア8とサイドカバー間の隙間を小さくなるように作用する。
When the side cover is press-fitted into the
サイドカバーの材質は、磁性体で構成されておりロータコア8内部に設けた磁石磁束の磁気回路を構成し磁気吸引力でロータコア8とサイドカバーの隙間を小さくする作用がある。
The material of the side cover is made of a magnetic material, forms a magnetic circuit of magnet magnetic flux provided inside the
また、磁石7が割れたり欠けたりした場合においても磁性体で構成することで、例えロータコア8とサイドカバー間に隙間が発生したとしても、磁石片はこれらの間に吸引力で吸着され、ロータ16の外周部に出ないようにすることができる。
Further, even when the magnet 7 is cracked or chipped, the magnet piece is made of a magnetic material, so that even if a gap is generated between the
図8は、第2実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the structure of the side cover according to the second embodiment.
第1実施形態と第2実施形態の違いは、サイドカバー30の最外周部の接触部31Aと接触部31Bの間に屈曲部33を設けたことである。この屈曲部33により、サイドカバー30をロータコア8に押し付けた時に、同じ板厚のままでは反力が大きく圧入設備のコストが高くなるため、局部的に弱い場所を設けることで、サイドカバーの接触部31Aがロータコア8に小さな圧入力で接触しやすいように変形しやすくするためのものである。具体的な湾曲部33の製法としては、プレスで作成するときに金型で成型して作成する。サイドカバーの組み立て方法については先の説明と同じため詳細な説明は省略する。
The difference between the first embodiment and the second embodiment is that a bent portion 33 is provided between the
図9は、第3実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the structure of the side cover according to the third embodiment.
第3実施形態は先に説明した第2実施形態に対して、部分的に湾曲部33を設ける方法から、湾曲部33より外周側を全て薄くしたものである。この部分を薄板部35として図示した。この効果は先に説明した湾曲部33と同様にサイドカバーを圧入時にロータコア8と接触した部分が小さい力で変形可能なようにしたもので組立性を改善したものである。 The third embodiment is different from the above-described second embodiment in that the outer peripheral side of the curved portion 33 is made thinner by partially providing the curved portion 33. This portion is shown as a thin plate portion 35. This effect improves the assemblability by allowing the side cover to be deformed with a small force at the time of press-fitting the side cover similarly to the curved portion 33 described above.
更に、全ての実施例に共通して、サイドカバーの材質を磁性を帯びる材料としたことである。具体的には、鉄板に代表される材質やステンレス鋼のSUS304等の機械的な応力により磁性を帯びる材料としたことである。その結果、ロータコア8と接触する部分がプレス歪により磁性を帯びることで、ロータコア8内に設けた磁石7の磁気回路がサイドカバーを通して閉回路を構成することで、サイドカバーとロータコア8が吸引力で吸着し、サイドカバーの先端部分を薄くしても、ロータが回転中にサイドカバーが遠心力でバタつくことが無く静かにモータを回転させることができる。
Further, the material of the side cover is made of a material having magnetism, which is common to all the embodiments. Specifically, it is made of a material typified by an iron plate or a material that is magnetized by mechanical stress such as SUS304 of stainless steel. As a result, the portion in contact with the
また、サイドカバーに適した板厚に関しては、厚い場合のは圧入力が大きくなり設備費が効果となり更にサイドカバーを吸着するための漏れ磁束が大きくなり特性が下がってしまう。また、薄い場合にはサイドカバーを吸着する漏れ磁束は少なくなるが、サイドカバーの固定力の低下となるため理想的な厚みとしては0.5mm程度が好ましい。 Further, regarding the plate thickness suitable for the side cover, when the thickness is large, the press-in force becomes large, the equipment cost becomes effective, and the leakage magnetic flux for adsorbing the side cover becomes large, so that the characteristics are lowered. Further, when the side cover is thin, the leakage flux adsorbing the side cover is reduced, but the fixing force of the side cover is reduced, so that the ideal thickness is preferably about 0.5 mm.
1…ハウジング、2…ブラケット、3…シャフト、4…ベベル型トメワ、5…Fベアリング、6…Oリング、7…磁石、8…ロータコア、9…ステータコア、10…Rベアリング、11…絶縁部材、11R…絶縁部材、16…ロータ、20…第1系統巻線、21…第2系統巻線、30F…Fサイドカバー、30R…Rサイドカバー、31A…接触部、31B…接触部、32…シャフト圧入部、33…屈曲部、34…平行部、35…薄板部、50…コイル口出し線、100…モータ、200…操舵装置、202…ステアリングシャフト、203…タイロッド、204…ラックハウジング、205…ゴムブーツ、206…電動パワーステアリング装置、207…トルクセンサ、209…制御用ECU、210…ギア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 2 ... Bracket, 3 ... Shaft, 4 ... Bevel type tomewa, 5 ... F bearing, 6 ... O-ring, 7 ... Magnet, 8 ... Rotor core, 9 ... Stator core, 10 ... R bearing, 11 ... Insulating member, 11R: insulating member, 16: rotor, 20: first system winding, 21: second system winding, 30F: F side cover, 30R: R side cover, 31A: contact portion, 31B: contact portion, 32: shaft Press-fitting part, 33 ... bending part, 34 ... parallel part, 35 ... thin plate part, 50 ... coil lead wire, 100 ... motor, 200 ... steering device, 202 ... steering shaft, 203 ... tie rod, 204 ... rack housing, 205 ... rubber boots , 206: electric power steering device, 207: torque sensor, 209: control ECU, 210: gear
Claims (8)
前記磁石を収納する収納空間を形成するロータコアと、
前記ロータコアに接続される回転軸と、
前記収納空間に繋がる前記ロータコアの開口部を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、磁性を帯びる材料で構成され、前記磁石の磁力により前記ロータコアの前記開口部に向かって引きつけられる回転電機のロータ。 A magnet,
A rotor core forming a storage space for storing the magnet,
A rotating shaft connected to the rotor core,
A cover that covers an opening of the rotor core connected to the storage space,
The rotor of the rotating electric machine, wherein the cover is made of a magnetic material, and is attracted toward the opening of the rotor core by a magnetic force of the magnet.
前記カバーは、
前記回転軸に近い側であってロータコアに接触する第1接触部と、
前記開口部に近い側であって当該開口部を形成する周囲と接触する第2接触部と、
前記第1接触部と前記第2接触部の間であって前記ロータコアとの間に空間を形成するとともに前記第2接触部に対して前記開口部に向かう押付力を発生させる中間部と、を有する回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotary electric machine according to claim 1, wherein
The cover,
A first contact portion on the side close to the rotation axis and in contact with the rotor core;
A second contact portion on the side close to the opening and in contact with the periphery forming the opening;
An intermediate portion that forms a space between the first contact portion and the second contact portion and between the rotor core and generates a pressing force toward the opening portion with respect to the second contact portion; Of a rotating electric machine having the same.
前記中間部は、前記ロータコアとの間で隙間を設けるように形成される湾曲形状である回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotary electric machine according to claim 2,
The rotor of the rotating electric machine, wherein the intermediate portion has a curved shape formed so as to provide a gap with the rotor core.
前記カバーは、前記第2接触部と前記中間部との間には、当該第2接触部及び当該中間部の厚みより小さく形成された屈曲部を有する回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotating electrical machine according to claim 2 or 3,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the cover has a bent portion formed between the second contact portion and the intermediate portion, the bent portion being smaller than the thickness of the second contact portion and the intermediate portion.
前記第2接触部の厚みは、前記第1接触部の厚みより小さく形成される回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotating electrical machine according to claim 2 or 3,
The thickness of the second contact portion is smaller than the thickness of the first contact portion.
前記カバーの素材は、ステンレス鋼であり、プレス成形されることにより磁化を帯びる材質で構成される回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5, wherein
The cover is made of stainless steel, and the rotor of the rotating electric machine is made of a material that is magnetized by press molding.
前記カバーの板厚は、略0.5mmである回転電機のロータ。 It is a rotor of the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 6, wherein
The rotor of the rotating electric machine, wherein a thickness of the cover is approximately 0.5 mm.
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