JP2020141434A - モータロータ及びこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】リングマグネットを有するモータロータの組立性を高めると共に、製造コストを低減する。【解決手段】モータロータ４は、ロータコア６と、ロータコア６の外周に固定されたリングマグネット７とを有し、ロータコア６の外周面とリングマグネット７の内周面との間に半径方向の隙間１０が設けられる。リングマグネット７を軸方向両側から挟持することによりロータコア６に対して調心する調心機構を設ける。例えば、リングマグネット７とロータコア６とをテーパ面７ａ，６ｂを介して軸方向に係合させる。あるいは、リングマグネット７の軸方向一方側に設けられた本体部（テーパ部１１ａ及び平板部１１ｂ）と、前記本体部から軸方向他方側に突出した凸部１１ｃとを有する付勢部材１１を設け、本体部の弾性力により凸部１１ｃをリングマグネット７とロータコア６との間の隙間１０に押し込む。【選択図】図１

Description

本発明は、リングマグネットを有するモータロータに関する。

モータロータとして、ロータコアの外周に円筒状のリングマグネットを接着により固定したものがある。このようなモータロータにおいて、ロータコアの線膨張係数がマグネットの線膨張係数よりも大きい場合、ロータコアの外周面とリングマグネットの内周面との間の隙間が過少である（あるいは０である）と、高温時におけるロータコアの膨張量がリングマグネットの膨張量よりも大きくなり、リングマグネットが破損する恐れがある。一方、ロータコアとリングマグネットとの間の隙間が過大であると、これらを高い同軸度で組み立てることが困難となり、モータ性能の低下、コギングトルクの悪化、騒音の増加等の不具合を招く。このため、ロータコアとリングマグネットとは、適切な半径隙間を確保しながら固定する必要がある。

例えば、下記の特許文献１には、ロータコア（基材）とリングマグネットとの間に複数のピンを介在させることにより、これらの間の半径方向隙間を確保する技術が示されている。

特開２０１６−１１６３１７号公報

しかし、上記の場合、ロータコアとリングマグネットとの間に複数のピンを配置する作業を要するため、組立性が低下する。また、複数のピンやこれらを固定しておくための治具が必要となるため、組立に要する部品数が多くなる。特に、ロータコア及びリングマグネットを治具にセットし、これらの間に接着剤を介在させた状態で、接着剤が硬化するまで待つ必要があるため、多数の治具が必要になり、コストの増大を招く。

そこで、本発明は、リングマグネットを有するモータロータの組立性を高めると共に、製造コストを低減することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ロータコアと、前記ロータコアの外周に固定されたリングマグネットとを有し、前記ロータコアの外周面と前記リングマグネットの内周面との間に半径方向の隙間が設けられたモータロータであって、前記リングマグネットを軸方向両側から挟持することにより前記ロータコアに対して調心する調心機構が設けられたモータロータを提供する。

このように、本発明では、従来のようにリングマグネットとロータコアとの間に複数のピンを配するのではなく、リングマグネットを軸方向両側から挟持することによりロータコアに対して調心（芯出し）するようにした。これにより、複数のピンを配置する作業が不要となるため、組立性が高められると共に、組立に要する部品数が削減されて製造コストが低減される。

具体的には、例えば、リングマグネットとロータコアとを面取り部を介して軸方向に係合させれば、面取り部がガイドとなってリングマグネットとロータコアとの相対的な半径方向位置が調整され、これにより両者の調心が行われる。

また、前記リングマグネットの軸方向一方側に設けられた本体部と、前記本体部から軸方向に突出した凸部とを有する付勢部材を設け、前記本体部の弾性力により前記凸部を前記リングマグネットと前記ロータコアとの間の隙間に押し込むことで、リングマグネットとロータコアとの間に凸部の分の半径方向隙間を確保し、これにより両者の調心を行うようにしてもよい。この場合、前記付勢部材で前記リングマグネットを前記ロータコアに対して軸方向他方側に押し込むと共に、前記リングマグネットの軸方向他方側の端部と前記ロータコアとが面取り部を介して軸方向に係合することが好ましい。これにより、リングマグネットの軸方向一方側の端部が付勢部材の凸部を介してロータコアに対して調心されると共に、リングマグネットの軸方向他方側の端部が面取り部を介してロータコアに対して調心される。

上記の付勢部材に設けた凸部は、ロータコア及びリングマグネットの双方と周方向に係合させることができる。この場合、凸部を介してロータコアとリングマグネットとが周方向で係合することで、ロータコアとリングマグネットとの相対回転を規制することができる。この場合、リングマグネットの内周面とロータコアの外周面との間の隙間に接着剤を介在させなくても、両者を固定することが可能となる。尚、リングマグネットの内周面とロータコアの外周面との間の隙間に接着剤を介在させて、固定強度を高めてもよい。

上記のモータロータとその外周に配されたモータステータとを有するモータには、磁界を検知することによりモータロータの回転角を検知する角度検知手段が設けられることがある。この場合、上記の付勢部材を、磁性体で形成すると共に、角度検知手段へ向けて延びる延在部を設けてもよい。このように、磁性体で形成された付勢部材をリングマグネットに接触させることで、付勢部材を介して磁界を発生させることができる。この付勢部材の延在部を角度検知手段に向けて延ばして角度検知手段付近に配することで、延在部を介して発生させた磁界を角度検知手段で検知しやすくなる。これにより、別途の被検知部（センサ用マグネット）を設けることなく、モータロータの回転角を高精度に検知することができる。

以上のように、本発明によれば、リングマグネットを有するモータロータの組立性が高められると共に、製造コストが低減される。

本発明の一実施形態に係るモータロータを有するモータの断面図である。 上記モータロータに設けられたプッシュナットの斜視図である。 他の実施形態に係るモータロータの断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のモータロータのリングマグネット及びロータコアの斜視図である。 図３のモータロータに設けられたプッシュナットの斜視図である。 さらに他の実施形態に係るモータロータを有するモータの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すモータ１は、ハウジング２と、ハウジング２の内周に固定されたモータステータ３と、モータステータ３の内周に配され、ハウジング２に対して回転自在に取り付けられた、本発明の一実施形態に係るモータロータ４とを備える。

モータロータ４は、軸５と、軸５の外周に固定されたロータコア６と、ロータコア６の外周に固定されたリングマグネット７とを主に備える。軸５は、軸受８，９を介してハウジング２の内周面に固定される。ロータコア６は、円筒状を成し、例えば鉄で形成される。ロータコア６は、軸５の外周面５ｂに例えば圧入により固定される。リングマグネット７は、円筒状を成し、例えばネオジム磁石で構成される。リングマグネット７の内周面とロータコア６の外周面との間には、半径方向の隙間１０が設けられ、この隙間１０に接着剤Ｇが介在している。尚、本実施形態では、モータ１の軸方向で、ハウジング２から軸５が突出した側（図１の左側）を軸方向一方側と言い、その反対側（図１の右側）を軸方向他方側と言う。

モータロータ４には、リングマグネット７をロータコア６に対して調心する調心機構が設けられる。本実施形態では、リングマグネット７の軸方向一方側（図中左側）に設けられた付勢部材としてのプッシュナット１１と、リングマグネット７の軸方向他方側（図中右側）に設けられたロータコア６のフランジ部６ａとで、リングマグネット７を軸方向両側から挟持することにより、上記の調心機構が構成される。以下、この調心機構の構成を詳しく説明する。

リングマグネット７の内周面の軸方向他方側（図中右側）の端部には、面取り部として、軸方向他方側に行くにつれて拡径したテーパ面７ａが設けられる。また、ロータコア６のフランジ部６ａのうち、リングマグネット７のテーパ面７ａと軸方向に対向する部分には、面取り部としてテーパ面６ｂが設けられる。ロータコア６のテーパ面６ｂは、リングマグネット７のテーパ面７ａと同一形状（角度）を成している。リングマグネット７のテーパ面７ａとロータコア６のテーパ面６ｂとは、全周で接触している。

プッシュナット１１は、リングマグネット７の軸方向一方側（図中左側）に設けられた本体部と、本体部から軸方向他方側（図中右側）に突出した凸部１１ｃとを有する。本体部は、軸方向他方側に行くにつれて拡径したテーパ部１１ａと、テーパ部１１ａの外径端から延びる平板部１１ｂとを有し、平板部１１ｂから凸部１１ｃが突出している。プッシュナット１１は、金属（例えば鉄）にプレス加工を施すことで形成される。図２に示すように、テーパ部１１ａには、周方向複数箇所に切り欠き部が設けられる。凸部１１ｃは、例えば環状に形成される。凸部１１ｃは、図１に示すように楔形の断面形状を有する。具体的に、凸部１１ｃのうち、モータ中心から遠い側の面（図示例では外周面）は、軸方向他方側に行くにつれてモータ中心側に変位した面（図示例ではテーパ面）で構成され、モータ中心に近い側の面（図示例では内周面）は、軸方向他方側に行くにつれてモータ中心から離反する側に変位した面（図示例ではテーパ面）で構成される。

図１に示すように、プッシュナット１１のテーパ部１１ａの内径端は、軸５と軸方向で係合し、図示例では軸５に設けられた段部５ａに軸方向他方側（図中右側）から当接している。プッシュナット１１の凸部１１ｃは、リングマグネット７の内周面とロータコア６の外周面との間の隙間１０に軸方向一方側（図中左側）から挿入されている。図示例では、凸部１１ｃのテーパ状外周面が、リングマグネット７の内周面の軸方向一方側の端部に設けられた角部に当接し、凸部１１ｃのテーパ状内周面が、ロータコア６の外周面の軸方向一方側の端部に設けられた角部に当接している。プッシュナット１１は、軸方向で弾性的に圧縮した状態で配されている。詳しくは、プッシュナット１１のテーパ部１１ａが軸方向と直交する面に近づくように弾性変形し、このときの弾性反力により、凸部１１ｃがリングマグネット７とロータコア６との間の隙間１０の全周に押し込まれる。また、プッシュナット１１の凸部１１ｃの外周面でリングマグネット７が軸方向他方側に押し込まれると共に、リングマグネット７の軸方向他方側の端部とロータコア６のフランジ部６ａとが軸方向に係合することにより、リングマグネット７の軸方向他方側への移動が規制される。以上により、リングマグネット７がプッシュナット１１とロータコア６のフランジ部６ａとで軸方向両側から挟持される。

こうしてリングマグネット７を軸方向両側から挟持することで、リングマグネット７の軸方向他方側の端部に設けられたテーパ面７ａと、ロータコア６のフランジ部６ａのテーパ面６ｂとが軸方向で係合する。これにより、テーパ面７ａ，６ｂが互いにガイドし合いながらリングマグネット７のロータコア６に対する半径方向位置が調整されて、リングマグネット７軸方向他方側の端部がロータコア６に対して調心される（第一の調心機構）。

また、リングマグネット７を軸方向両側から挟持することで、リングマグネット７の内周面とロータコア６の外周面との間の隙間１０の全周にプッシュナット１１の環状の凸部１１ｃが押し込まれる。これにより、リングマグネット７のロータコア６に対する半径方向位置が調整されて、リングマグネット７とロータコア６との間の隙間１０が全周で均一になり、リングマグネット７の軸方向一方側の端部がロータコア６に対して調心される（第二の調心機構）。

上記のモータロータ４は、以下の手順で組み立てられる。まず、軸５に軸方向他方側からプッシュナット１１を嵌合させ、プッシュナット１１のテーパ部１１ａの内径端を軸５の段部５ａに当接させる。一方、ロータコア６の外周面に接着剤Ｇを塗布し、その外周にリングマグネット７を半径方向の隙間１０を介して嵌合させる。

そして、リングマグネット７の内周に配したロータコア６の内周面を、軸５の外周面５ｂに軸方向他方側から圧入する。このとき、リングマグネット７及びロータコア６で、プッシュナット１１を軸方向で圧縮しながら、プッシュナット１１の凸部１１ｃをリングマグネット７とロータコア６との間の隙間１０に挿入することにより、リングマグネット７の軸方向一方側の端部がロータコア６に対して調心される（第二の調心機構）。また、リングマグネット７のテーパ面７ａとロータコア６のテーパ面６ａとを軸方向で係合させることで、リングマグネット７の軸方向他方側の端部がロータコア６に対して調心される（第一の調心機構）と共に、リングマグネット７がロータコア６に対して所定の軸方向位置に配される。こうして、リングマグネット７をロータコア６に対して半径方向及び軸方向で位置決めしながら、これらを軸５の軸方向所定位置に配する。この状態で、隙間１０の接着剤Ｇを硬化させることで、モータロータ４が完成する。

上記のように、軸５に各部材を順に組み付けて、プッシュナット１１とロータコア６のフランジ部６ａとでリングマグネット７を軸方向両側から挟持するだけで、治具等を要することなくリングマグネット７とロータコア６とを調心することができる。これにより、従来のように、リングマグネットとロータコアとの間に複数のピンを配する必要がないため、組立性が高められると共に、組立に要する部品数が少なくなるため製造コストが低減される。

特に、本実施形態では、リングマグネット７の軸方向他方側の端部が、テーパ面７ａ，６ｂを介してロータコア６に対して調心される（第一の調心機構）と共に、リングマグネット７の軸方向一方側の端部が、プッシュナット１１の凸部１１ｃを介してロータコア６に対して調心される（第二の調心機構）。このように、ロータコア６の軸方向両端がそれぞれロータコア６に対して調心されることで、これらの同軸度をより一層高めることができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

図３〜図６に示す実施形態では、プッシュナット１１の凸部１１ｃを、リングマグネット７及びロータコア６の双方と周方向で係合させている。具体的には、図５に示すように、リングマグネット７の内周面に複数の軸方向溝７ｂを設けると共に、ロータコア６の外周面に、リングマグネット７の軸方向溝７ｂと半径方向に対向する複数の軸方向溝６ｃを設ける。本実施形態では、図３に示すように、軸方向溝７ｂはリングマグネット７の全長に設けられ、軸方向溝６ｃは、ロータコア６の軸方向一方側の端部から延びて軸方向中間部で止まっている。軸方向溝７ｂ、６ｃは、例えば同径の円筒面で構成される。

プッシュナット１１の凸部１１ｃは、図６に示すように、周方向に離間した複数箇所（好ましくは３箇所以上）に設けられ、図示例では、周方向等間隔の６箇所に設けられる。各凸部１１ｃは球面状を成している。この凸部１１ｃを、軸方向溝７ｂ，６ｃの間に軸方向一方側から押し込むことにより、軸方向溝７ｂ，６ｃの間隔、すなわち、リングマグネット７とロータコア６との間の隙間１０が所定幅に規定され、リングマグネット７とロータコア６とが調心される。また、凸部１１ｃと、軸方向溝７ｂ，６ｃとが周方向両方向に係合することで、凸部１１ｃを介してリングマグネット７とロータコア６とが周方向に係合し、これらの相対回転が規制される。

本実施形態では、プッシュナット１１とロータコア６のフランジ部６ａとでリングマグネット７を軸方向両側から挟持することでリングマグネット７のロータコア６に対する半径方向位置（調心）及び軸方向位置を規定するだけでなく、上記のように、リングマグネット７のロータコア６に対する周方向位置も規定する。これにより、リングマグネット７のロータコア６に対する位置が完全に規定されるため、これらの間の隙間１０に接着剤を介在させることなく両者を固定することができる。尚、本実施形態の構成において、隙間１０に接着剤を介在させて固定力を高めてもよい。

図７に示す実施形態では、ハウジング２に、モータロータ４の回転角を検知する角度検知手段１２が設けられる。この角度検知手段１２は、磁界を検知することでモータロータ４の回転角を検知するものである。図示例では、プッシュナット１１に、角度検知手段１２へ向けて延びる延在部１１ｄが設けられている。図示例では、延在部１１ｄが、平板部１１ｂの外径端から軸方向一方側（図中左側）に延び、その先端が角度検知手段１２の近傍に配される。プッシュナット１１は、磁性体（例えば鉄）で形成されている。これにより、図７に矢印で示すように、リングマグネット７から発生した磁界が、プッシュナット１１の延在部１１ｄを介して角度検知手段１２へ達し、ステータ３のコイルに至る。このように、リングマグネット７とステータ３との間に発生する磁界を、プッシュナット１１の延在部１１ｄを介して角度検知手段１２へ誘導することで、角度検知手段１２で磁界を検知しやすくなり、モータロータ４の回転角の検知精度を高めることができる。

以上の実施形態では、リングマグネット７のテーパ面７ａとロータコア６のテーパ面６ｂとを軸方向に係合させているが、これに限られない。例えば、リングマグネット７及びロータコア６のうちの一方のテーパ面を省略して角部を設け、この角部を他方に設けられたテーパ面と軸方向に係合させることによっても、両者を調心することができる。また、調心するための面取り部は、テーパ面に限らず、例えば断面円弧状の凸曲面であってもよい。

また、以上の実施形態では、リングマグネット７の軸方向他方側の端部を面取り部（テーパ面７ａ，６ｂ）を介してロータコア６に対して調心する第一の調心機構と、リングマグネット７の軸方向一方側の端部をプッシュナット１１の凸部１１ｃを介してロータコア６に対して調心する第二の調心機構の双方を設けた場合を示したが、これらの一方の調心機構のみでリングマグネット７とロータコア６とを十分に調心することができるのであれば、他方の調心機構を省略してもよい。

１ モータ
２ ハウジング
３ モータステータ
４ モータロータ
５ 軸
６ ロータコア
６ａ フランジ部
６ｂ テーパ面
７ リングマグネット
７ａ テーパ面
１０ 隙間
１１ プッシュナット（付勢部材）
１１ａ テーパ部（本体部）
１１ｂ 平板部（本体部）
１１ｃ 凸部
Ｇ 接着剤

Claims (8)

1. ロータコアと、前記ロータコアの外周に固定されたリングマグネットとを有し、前記ロータコアの外周面と前記リングマグネットの内周面との間に半径方向の隙間が設けられたモータロータであって、
   前記リングマグネットを軸方向両側から挟持することにより前記ロータコアに対して調心する調心機構が設けられたモータロータ。
2. ロータコアと、前記ロータコアの外周に固定されたリングマグネットとを有し、前記ロータコアの外周面と前記リングマグネットの内周面との間に半径方向の隙間が設けられたモータロータであって、
   前記リングマグネットと前記ロータコアとが面取り部を介して軸方向に係合したモータロータ。
3. ロータコアと、前記ロータコアの外周に固定されたリングマグネットとを有し、前記ロータコアの外周面と前記リングマグネットの内周面との間に半径方向の隙間が設けられたモータロータであって、
   前記リングマグネットの軸方向一方側に設けられた本体部と、前記本体部から軸方向他方側に突出した凸部とを有する付勢部材を設け、
   前記本体部の弾性力により前記凸部を前記リングマグネットと前記ロータコアとの間の隙間に押し込むモータロータ。
4. 前記付勢部材で前記リングマグネットを前記ロータコアに対して軸方向他方側に押し込むと共に、前記リングマグネットの軸方向他方側の端部と前記ロータコアとが面取り部を介して軸方向に係合した請求項３に記載のモータロータ。
5. 前記凸部を、前記ロータコア及び前記リングマグネットの双方と周方向に係合させた請求項３又は４に記載のモータロータ。
6. 前記リングマグネットの内周面と前記ロータコアの外周面との間の隙間に接着剤が介在していない請求項５に記載のモータロータ。
7. 前記リングマグネットの内周面と前記ロータコアの外周面との間の隙間に接着剤が介在した請求項１〜５の何れか１項に記載のモータロータ。
8. 請求項３〜７の何れか１項に記載のモータロータと、前記モータロータの外周に配されたモータステータと、磁界を検知することにより前記モータロータの回転角を検知する角度検知手段とを備えたモータであって、
   前記付勢部材が、磁性体で形成されると共に、前記角度検知手段へ向けて延びる延在部を有するモータ。
   

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