JP2023053043A - モータ及びモータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
モータは、巻線に電力が供給されると、ステータに所定の磁界が形成され、この磁界を受けて、磁界とマグネットとの間で磁気的な吸引力や反発力が生じ、これにより、ロータが継続的に回転する。
また、マグネットの重心をロータの中心位置に寄せるようにした場合、ステータの軸中心位置に対してマグネットの中心位置がずれてしまい、マグネットの有効磁束が効果的にロータの回転トルクに寄与されず、モータ特性が低下してしまう可能性があった。
各前記長さL1,L2,L3は、
L1-L2<L3
を満たし、かつ、前記ロータコアの一端面と、2つの前記ホルダのうちの一方の前記ホルダの前記内壁面との間の長さが同一であり、前記ロータコアの他端面と、2つの前記ホルダのうちの他方の前記ホルダの前記内壁面との間の長さが同一であることを特徴とする。
図1は、減速機付モータ1の外観を示す斜視図である。
図1に示すように、減速機付モータ1は、例えば車両に搭載される電装品(例えば、ワイパ、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等)の駆動源となるものである。具体的には、減速機付モータ1は、減速機付モータ1の外殻をなすハウジング10と、ハウジング10に設けられたモータ部20と、ハウジング10内に設けられ、モータ部20の回転を減速して出力する減速機部30と、を備えている。
図1、図2に示すように、ハウジング10は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。ハウジング10は、モータ部20及び減速機部30を保持するハウジング本体11と、カバー12と、から構成されている。
また、ハウジング本体11には、背面部11bから、天面部11tとは反対側に突出するボス部19が一体に形成されている。ボス部19には、ホイール収容凹部15に連通する貫通孔(図示無し)が貫通形成されている。
図3は、モータ部20を示す断面図である。
図3に示すように、モータ部20は、モータ収容部17に取り付けられるモータカバー21と、モータ収容部17及びモータカバー21内に収納された円筒状のステータ22と、ステータ22の径方向内側に設けられ、ステータ22に対して回転自在に設けられたロータ23と、を備えている。
モータカバー21は、鉄等の金属からなる部材であって、例えば深絞りによるプレス加工等により有底円筒状に成形されている。モータカバー21の開口端には、径方向外側に張り出すフランジ21a(図1も参照)が形成されている。フランジ21aに挿通されたボルト21bにより、モータ収容部17にモータカバー21が連結されている。
ステータコア24は、複数の鋼板24pを積層して形成される。なお、ステータコア24は、複数の金属板を積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。このように形成されたステータコア24の外周面が、モータカバー21の内周面に嵌合される。
図4、図5に示すように、ロータ23は、回転軸27と、回転軸27に嵌合固定されたロータ本体28と、を有する。なお、以下の説明では、回転軸27の軸方向を単に軸方向と称する。
第1、第2のマグネットホルダ44A,44Bは、マグネット43A,43Bを軸方向に挟むように配置されている。これにより、第1、第2のマグネットホルダ44A,44Bは、マグネット43A,43Bのロータコア42からの軸方向の脱落を防止する。
図6は、ロータ23の分解斜視図である。
図5、図6に示すように、回転軸27は、減速機部30を構成するウォーム軸31と一体成形されている(図2も参照)。回転軸27のうち端面27a側の端部(一端)27b(図3参照)に、ロータコア42が取り付けられている。ロータコア42は、回転軸27の外周に圧入されることにより回転軸27と一体に回転する。ロータコア42は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア42は、複数の鋼板42pを軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
図7は、ロータ23のマグネット43A,43B及びロータコア42を軸方向から見た平面図である。
図6、図7に示すように、周方向で隣接するコア突出部48の間に、マグネット43A,43Bが配置されている。マグネット43A,43Bは、軸方向断面が扇状のセグメント型のマグネットである。マグネット43A,43Bは、コア基端部47の外周面(外周部)47bに周方向に並べて円環状に4個配置されている。マグネット43A,43Bは、例えばフェライト磁石からなる。ここでは、マグネット43A,43Bは4個であるから、それぞれが中心角θ<90°の扇形に形成されている。
また、マグネット43A,43Bは、ロータコア42及びステータコア24に対して軸方向の両側にオーバハングされている。オーバハングとは、ロータコア42の軸方向両側のコア端面42a,42bからマグネット43A,43Bの軸方向両端面が突出された状態をいう。
第1、第2のマグネットホルダ44A,44Bは、環状のマグネット保持部44cと、マグネット保持部44cに一体に形成されたコア保持部44dと、を備えている。第1、第2のマグネットホルダ44A,44Bの材料としては、例えば非磁性の樹脂材料が挙げられる。
マグネット保持部44cは、径方向中央の開口縁44eと外周縁44fとが円弧状に形成されることにより、平坦な環状に形成されている。マグネット保持部44cには、マグネット43A,43B側の面となる内壁面44i1、44i2に、コア保持部44dが一体に形成されている。コア保持部44dは、環状部44gと、環状部44gから径方向外側に延びる複数の突出部44hと、を有する。
複数の突出部44hは、環状部44gからマグネット保持部44cの内壁面44i1,44i2に沿って外周縁44fまで径方向外側へ放射状に延びている。複数の突出部44hは、例えば、周方向に90°の間隔をおいて等間隔に4個突出されている。
第1のマグネットホルダ44A、第2のマグネットホルダ44B、ロータコア42、及びマグネット43A,43Bの外周は、マグネットカバー45で覆われている。さらに、第1、第2のマグネットホルダ44A,44Bは、マグネットカバー45で保持されている。マグネットカバー45の材料としては、例えば、ステンレス等の非磁性材料が挙げられる。
円筒部45aのうち、回転軸27の端面27a側の他端45eから径方向内側に第2のフランジ45cが張り出されている。第2のフランジ45cは、第2のマグネットホルダ44Bのマグネット保持部44cの表面に当接されている。
なお、実施形態においては、マグネット43A,43Bをマグネットカバー45で固定する例について説明するが、マグネット43A,43Bを接着剤で固定してもよい。
以下、図3、図4に基づいて、ロータコア42、マグネット43A,43B、及びステータコア24の軸方向における位置関係を説明する。
図4に示すように、第1のマグネットホルダ44A及び第2のマグネットホルダ44Bの間にホルダ空間部46が形成されている。
L1>L2 ・・・(1)
を満たしている。このため、第1のマグネットホルダ44A及び第2のマグネットホルダ44Bの間のホルダ空間部46においてマグネット43A,43Bを軸方向の任意の位置に保持することが可能である。
L1-L2=Lk ・・・(2)
を満たす。
実施形態においては、マグネット保持部44cにマグネット端面43eを当接させる例について説明するが、マグネット保持部44c寄りにマグネット端面43eを配置してもよい。
L1-L2<L3 ・・・(3)
を満たす。
さらに、ロータコア42の比重は、一般的にマグネット43A,43Bの比重より大きい。加えて、ロータ中心位置C1がマグネット中心位置C2よりも回転軸27の中心寄りに配置されている。これにより、ロータ23の動的アンバランスを一層良好に抑制できる。
図2に示すように、減速機部30は、ウォーム軸31と、ウォーム軸31に噛合されるウォームホイール32と、により構成されている。
ウォーム軸31は、軸受部16A,16Bの中間部において、モータ部20の回転軸27の外周面に、螺旋状に連続するウォームギア部31gが形成されることで、回転軸27の一部として形成されている。
ウォームギア部31gは、その外径が、ウォーム軸31(回転軸27)の外径よりも大きくなるよう形成されている。このようなウォームギア部31gは、転造により形成されている。
なお、ウォーム軸31は、モータ部20の回転軸27とは別体として構成し、ウォーム軸31と回転軸27とを連結することで一体化してもよい。
ウォームホイール32において、減速機収容部13の底部13bに対向する側には、このウォームホイール32の径方向中央から突出する出力軸33が設けられている。出力軸33は、ウォームホイール32の回転中心と同軸上に配置されている。出力軸33の先端部は、ハウジング本体11に形成されたボス部19の貫通孔を介してハウジング本体11の外部に突出している。出力軸33の先端部には、不図示の電装品と接続されるスプライン33aが形成されている。
次に、減速機付モータ1の動作について説明する。
減速機付モータ1は、不図示のコントローラ部からモータ部20の各巻線26に電力が供給されると、ステータ22(ティース25)に所定の磁界が形成される。この磁界を受けて、磁界とロータ23のマグネット43A,43Bとの間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ23が継続的に回転する。ロータ23が回転すると、回転軸27と一体化されたウォーム軸31が回転し、さらにウォーム軸31に噛合されているウォームホイール32が回転する。そして、ウォームホイール32に連結された出力軸33が回転し、所望の電装品が駆動される。
次に、図3、図4、図8(a)から図8(c)に基づいて、ロータ23の製造方法、具体的にはロータ23の製造工程を説明する。図8は、ロータ23の製造工程を説明する断面図であり、(a)から(c)は、各工程を示す。
図8(a)に示すように、回転軸27にロータコア42が固定された状態において、ロータコア42のコア端面42aに第1のマグネットホルダ44Aが当接されている。また、ロータコア42のコア端面42bに第2のマグネットホルダ44Bが当接されている。さらに、第1のマグネットホルダ44A及び第2のマグネットホルダ44Bの間にマグネット43A,43Bが配置されている。さらに、マグネット43A,43Bは隣接するコア突出部48(図7参照)の間に配置されている。
この状態において、マグネット43A,43Bは、第1のマグネットホルダ44A及び第2のマグネットホルダ44Bの間のホルダ空間部46において、軸方向に移自在に配置されている。
マグネット43A,43Bがマグネットカバー45の円筒部45aとともに、矢印A方向に移動する。これにより、マグネット43A,43Bのマグネット端面43eが第2のマグネットホルダ44Bのマグネット保持部44cに当接する。
すなわち、マグネット43A,43Bは、ロータコア42に対して回転軸27の端面27a側に軸方向へオフセットされた位置に移動する。
例えば、減速機付モータ1は、車両に搭載される電装品(例えば、ワイパ、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等)の駆動源となるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな電気機器に減速機付モータ1を採用できる。また、さまざまな電気機器にモータ部20のみを採用することもできる。
Claims (6)
- 巻線及び前記巻線が巻回されるステータコアを有するステータと、
回転軸の一端に取り付けられ前記ステータの磁界を受けて回転するロータと、を備え、
前記ロータは、
前記回転軸に固定されるコア基端部、及び前記コア基端部から径方向外側に向けて放射状に突出する複数のコア突出部を有し、前記回転軸と一体に回転するロータコアと、
前記コア基端部の外周面上に配置され、周方向に隣り合う前記コア突出部との間に配置されるマグネットと、
前記ロータコアにおける前記回転軸の軸方向の両端にそれぞれ装着され、前記マグネットにおける前記軸方向の移動を規制する2つのホルダと、
前記ロータコア、前記マグネット及び2つの前記ホルダを覆い、前記マグネットの外周面及び2つの前記ホルダに当接するマグネットカバーと、
を有し、
前記マグネットカバーに前記ロータコア、前記マグネット及び2つの前記ホルダが覆われた状態において、
前記ステータコアの前記軸方向の中心位置と、前記ロータコアの前記軸方向の中心位置と、前記マグネットの前記軸方向の中心位置と、がずれており、
前記ステータに前記ロータが配置された状態において、
前記2つのホルダの前記軸方向で対向する内壁面同士の間の長さをL1とし、前記マグネットの前記軸方向の長さをL2とし、前記ステータコアの前記軸方向の中心位置と前記ロータコアの前記軸方向の中心位置との間の長さをL3としたとき、
各前記長さL1,L2,L3は、
L1-L2<L3
を満たし、
かつ、前記ロータコアの一端面と、2つの前記ホルダのうちの一方の前記ホルダの前記内壁面との間の長さは、前記ロータコアの他端面と、2つの前記ホルダのうちの他方の前記ホルダの前記内壁面との間の長さと同一である
ことを特徴とするモータ。 - 巻線及び前記巻線が巻回されるステータコアを有するステータと、
回転軸の一端に取り付けられ前記ステータの磁界を受けて回転するロータと、
を備え、
前記ロータは、
前記回転軸に固定されるコア基端部、及び前記コア基端部から径方向外側に向けて放射状に突出する複数のコア突出部を有し、前記回転軸と一体に回転するロータコアと、
前記コア基端部の外周面上に配置され、周方向に隣り合う前記コア突出部との間に配置されるマグネットと、
前記ロータコアにおける前記回転軸の軸方向の両端にそれぞれ装着され、前記マグネットにおける前記軸方向の移動を規制する2つのホルダと、
前記ロータコア、前記マグネット及び2つの前記ホルダを覆い、前記マグネットの外周面及び2つの前記ホルダに当接するマグネットカバーと、
を有し、
前記マグネットカバーに前記ロータコア、前記マグネット及び2つの前記ホルダが覆われた状態において、
前記ロータコアの一端面と2つの前記ホルダのうちの一方の前記ホルダにおける前記ロータコアの前記一端面と前記軸方向で対向する内壁面との間の長さは、前記ロータコアの他端面と2つの前記ホルダのうちの他方の前記ホルダにおける前記他端面と前記軸方向で対向する内壁面との間の長さと同一であり、
前記ステータに前記ロータが配置された状態において、
前記ステータコアの前記軸方向の中心位置と、前記ロータコアの前記軸方向の中心位置と、前記マグネットの前軸方向の中心位置と、がずれており、
前記ステータコアの前記軸方向の中心位置と前記ロータコアの前記軸方向の中心位置との間に、前記マグネットの前記軸方向の中心位置がある
ことを特徴とするモータ。 - 前記マグネットは、前記ステータコアに対する前記ロータコアのずれ方向とは反対側の前記ホルダと当接している
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ。 - 前記ロータコアは、前記軸方向における中心位置が、前記マグネットの前記軸方向における中心位置よりも前記回転軸の他端寄りに有する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ロータコアの比重は前記マグネットの比重より大きい
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータ。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータの製造方法において、
前記ロータコアの外周面上であって隣り合う前記コア突出部との間に前記マグネットを配置した状態で、前記マグネットの外周面、前記コア突出部及び前記ホルダを覆うマグネットカバーを圧入し、前記マグネットカバーの一端を前記ホルダに押し当てるマグネットカバー圧入工程と、
前記マグネットカバー圧入工程の後、前記マグネットカバーの他端を前記ホルダに当接させてかしめるマグネットカバー固定工程と、
を有する
ことを特徴とするモータの製造方法。
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