JP5263465B2

JP5263465B2 - モータ

Info

Publication number: JP5263465B2
Application number: JP2006200248A
Authority: JP
Inventors: 由之柴田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2008029144A

Description

本発明は、ロータヨークの外周面に固定された永久磁石を磁石カバーで覆ったモータに関する。

この種の従来のモータとしては、磁石カバーの端部を内側に折り曲げてロータヨークの端部に係止させる（かしめる）ことで、磁石カバーを軸方向でロータヨークに対して固定したものが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−８７２７６号公報（［００４０］、第４図）

ところで、上述した従来のモータでは、磁石カバーのうち内側に折り曲げた角部近傍が径方向外側に膨らむため、ロータとステータとの間のエアギャップに余裕を持たせておく必要があり、モータの出力トルクの向上を図ることが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータの出力トルクの向上を図ることが可能なモータの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータ（１０）は、ロータヨーク（２２）の外周面に固定された永久磁石（３０）の側面を、磁石カバー（４０）に備えた円筒壁（４１）で覆い、永久磁石（３０）の一端面を円筒壁（４１）の一端部から内側に張り出した内向フランジ（４２）で覆い、さらに、永久磁石（３０）の他端面をロータヨーク（２２）から側方に張り出した鍔部（２５）で覆ったモータ（１０）において、ロータヨーク（２２）の少なくとも一端部を筒状とし、内向フランジ（４２）の内縁部からロータヨーク（２２）の一端部内側に向かって突出した突入部（４３）を設け、突入部（４３）とロータヨーク（２２）の内周面との間に、互いに凹凸係合して磁石カバー（４０）を軸方向でロータヨーク（２２）に固定する凹凸係合部（２４，４３Ａ）とを備え、凹凸係合部（２４，４３Ａ）は、突入部（４３）の少なくとも一部を径方向外側へ張り出した凸部（４３Ａ）と、ロータヨーク（２２）の内周面に凹設され、凸部（４３Ａ）を受け入れた凹部（２４）とからなり、突入部（４３）は、内向フランジ（４２）の内縁部の全周から突出した円筒状をなし、凹凸係合部（２４，４３Ａ）は、突入部（４３）の一部を拡径した凸部としての大径筒部（４３Ａ）と、ロータヨーク（２２）の内周面に陥没形成されて大径筒部（４３Ａ）が凹凸係合する凹部としての環状溝（２４）とから構成されたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のモータ（１０）において、鍔部（２５）の外側に円筒壁（４１）の端部を嵌合したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のモータ（１０）において、鍔部（２５）に、永久磁石（３０）に向かって縮径したテーパー面（２５Ｔ）を形成し、そのテーパー面（２５Ｔ）に円筒壁（４１）の端部を突き当てて磁石カバー（４０）をロータヨーク（２２）に対して心だししたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のモータ（１０）において、電動パワーステアリング装置（７０）に動力源として組み込まれたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
ロータヨークに固定された永久磁石を磁石カバーで覆うには、磁石カバーの内側にロータヨークの一端を挿入し軸方向に移動させる。すると、磁石カバーの内向フランジ内縁部から突出した突入部がロータヨークの一端部内側に突入し、突入部の少なくとも一部を径方向外側へ張り出した凸部とロータヨークの内周面に凹設された凹部とからなる凹凸係合部が凹凸係合すると、磁石カバーは軸方向でロータヨークに固定される。

本発明によれば、内向フランジからロータヨークの一端部内側に向かって突出した突入部を、ロータヨークの内周面との間で凹凸係合させることで、磁石カバーを軸方向でロータヨークに固定しているから、磁石カバー（円筒壁）が径方向の外側に膨らむことはない。これにより、ロータとステータとの間のエアギャップを従来よりも狭めることができ、モータの出力トルクの向上を図ることが可能になる。

より具体的な構成としては、突入部を内向フランジの内縁部の全周からロータヨークの一端部内側に向かって突出した円筒状とし、凹凸係合部は、突入部の一部を拡径した大径筒部と、ロータヨークの内周面に陥没形成されて大径筒部が凹凸係合する環状溝とから構成すればよい。ここで、環状溝と大径筒部とが凹凸係合した状態にするには、突入部がロータヨークの一端部内側に突入した状態で、突入部の一部を環状溝にかしめればよい。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、鍔部の外側に磁石カバーの円筒壁の端部が嵌合したことで永久磁石の全体を覆うことができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、鍔部に形成されたテーパー面に円筒壁の端部を突き当てることで、磁石カバーがロータヨークに対して心だしされる。また、磁石カバーをロータヨークに対する挿入方向で位置決めすることができる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、電動パワーステアリング装置のアシストトルクの向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように本発明のモータ１０は、ステータ１１の内側にロータ２０を回転可能に備え、これらロータ２０の外周面とステータ１１の内周面との間には周方向で均一なエアギャップ１７が設けられている。

ステータコア１２は、円筒体１３の内周面から中心に向けて複数（例えば６）のティース１４を張り出した構造になっている。ティース１４の先端部からは、両側方に向けて１対のティース先端突部１４Ａ，１４Ａが張り出され、それらティース先端突部１４Ａ，１４Ａと円筒体１３との間にコイル１５が巻回されている。また、各ティース１４の先端面は、同一円上に並んだ円弧面で構成されている。

一方、図２に示すように、ロータ２０に備えたロータシャフト２１は、円筒状をなしたロータヨーク２２の中心にロータ芯部材２３を貫通してなる。ロータヨーク２２は、軸方向における中央部にロータ芯部材２３の外径とほぼ同じ内径の小径孔部２２Ｂを備え、軸方向の両端部には、内径が小径孔部２２Ｂよりも大きくかつ軸方向に開放した筒状壁部２２Ａ，２２Ａが形成されている。

図３に示すように、ロータヨーク２２の一端側（図３における右側）に形成された筒状壁部２２Ａの内周面には、その全周に亘って環状溝２４（本発明の「凹部」に相当する）が形成されている。環状溝２４は、筒状壁部２２Ａの開放端寄り位置に形成され、筒状壁部２２Ａの奥側に向かうに従って徐々に拡径した円錐内面を有している。

ロータヨーク２２の他端部には鍔壁２５（本発明の「鍔部」に相当する）が形成されている。鍔壁２５はロータヨーク２２の外周面から径方向外側に張り出しており、ロータヨーク２２の全周に亘って連続形成されている。この鍔壁２５によって次述する永久磁石３０の端面３０Ｔ２が覆われている。なお、鍔壁２５の外周面はロータヨーク２２の軸線と平行になっている。

図２に示すように、ロータヨーク２２の外周面には永久磁石３０が、例えば、接着剤によって固定されている。永久磁石３０は、例えば、円筒状をなしたリング磁石である。永久磁石３０の軸長はロータヨーク２２の軸長よりも短くなっており、その一端面３０Ｔ１がロータヨーク２２の一端面２２Ｔと面一となり、他端面３０Ｔ２が鍔壁２５から離れている。また、永久磁石３０の外径は、鍔壁２５の外径とほぼ同じとなっている。なお、永久磁石３０は、ロータ２０の径方向の内外に向かってＮＳ極となった部位と、逆にＳＮ極になった部位とを周方向に交互に設けた、例えば、４極構造になっており、各磁極は、ロータ２０の回転軸に対して平行に延びている。

図１に示すように、永久磁石３０の外側には、例えば、非磁性金属で構成された磁石カバー４０が嵌合されている。磁石カバー４０は、全体として薄肉円筒状をなしており、永久磁石３０の外周面を覆う円筒壁４１と、その円筒壁４１の一端部から径方向内側に張り出した内向フランジ４２とを備えている。円筒壁４１は、永久磁石３０の外径とほぼ同じ内径を有すると共に、ロータヨーク２２の軸長とほぼ同じ軸長を有しており、円筒壁４１の他端部はロータヨーク２２に備えた鍔壁２５の外周面に、例えば密着状態で嵌合している。一方、内向フランジ４２は円筒壁４１の軸線に対して直交した平板リング状をなし、永久磁石３０の一端面３０Ｔ１及びロータヨーク２２の一端面２２Ｔに当接してそれら各端面３０Ｔ１，２２Ｔを覆っている。なお、磁石カバー４０は永久磁石３０及び鍔壁２５との間の摩擦により回り止めされている。

内向フランジ４２の内周縁からは、筒状壁部２２Ａの奥側に向かって円筒状の突入筒部４３（本発明の「突入部」に相当する）が突出している。突入筒部４３の先端部分には、筒状壁部２２Ａの奥側に向かうに従って拡径した円錐台形筒状の大径筒部４３Ａ（本発明の「凸部」に相当する）が形成されている。この大径筒部４３Ａが筒状壁部２２Ａの内周面に形成された環状溝２４と凹凸係合して、磁石カバー４０を軸方向でロータヨーク２２に対して固定している。即ち、ロータヨーク２２の一端側（図２における右側）への磁石カバー４０の移動が禁止されている。なお、磁石カバー４０の肉厚は、例えば、約０．２ｍｍであり、板金を深絞り加工することで成形することができる。また、磁石カバー４０の材質は、例えば、非磁性のステンレス（具体的には、オーステナイト系のＳＵＳ３０４等）やアルミニウムとすればよい。

以上が本実施形態に係るモータ１０の構成に関する説明であって、このモータ１０は、例えば、自動車に備えた電動パワーステアリング装置７０の動力源として組み付けられている。具体的には、図４に示すように、ハンドル７１に連結されたステアリングシャフト７８の先端にトルクセンサ８０の回転軸部８１が連結され、その回転軸部８１のピニオンギヤ８２が、アクチュエータ７２内でラック７４に噛合している。アクチュエータ７２には、上述したモータ１０が内蔵され、モータ１０の回転出力を直動運動に変換してラック７４を直動させる。また、ラック７４の両端と、操舵輪７３，７３の回転支持部７６，７６との間は、タイロッド７５，７５によって連結されている。ＥＣＵ７７は、トルクセンサ８０にて検出したステアリングシャフト７８の負荷トルクに基づいて、モータ１０を駆動制御する。これにより、運転者によるハンドル７１への操舵力にモータ１０の出力を補助力として加えた合力で、ラック７４が直動駆動されて、操舵輪７３，７３が転舵する。

ところで、本実施形態のモータ１０は以下のようにして製造される。即ち、まず、ロータヨーク２２の外周面に永久磁石３０を固定する。具体的には、永久磁石３０の内側にロータヨーク２２を挿入し、ロータヨーク２２と永久磁石３０との間の接着剤を固化させて、永久磁石３０がロータヨーク２２から抜けないように固定する。

次に、磁石カバー４０によって永久磁石３０の外側を覆う。具体的には、磁石カバー４０の内側にロータヨーク２２の一端を挿入し軸方向に移動させる。すると、磁石カバー４０の突入筒部４３が筒状壁部２２Ａの内側に突入する。さらに軸方向へ移動させて、磁石カバー４０の内向フランジ４２が永久磁石３０及びロータヨーク２２の各一端面３０Ｔ１，２２Ｔに突き当たると、磁石カバー４０の他端部が鍔壁２５の外周面に嵌合して、磁石カバー４０とロータヨーク２２との間に永久磁石３０を収容した円筒空間が形成される。これにより永久磁石３０の全体が磁石カバー４０及び鍔壁２５によって覆われ、仮に永久磁石３０が割れた場合でも、破片の噛み込みによるモータ停止を防止できる。

磁石カバー４０を永久磁石３０の外側に嵌合させたら、その磁石カバー４０を軸方向でロータヨーク２２に対して固定する。具体的には、筒状壁部２２Ａの内側に突出した突入筒部４３を環状溝２４にかしめる。即ち、突入筒部４３の先端部分を筒状壁部２２Ａの内側で塑性変形させて大径筒部４３Ａを形成し、この大径筒部４３Ａを環状溝２４に凹凸係合させる。これにより、磁石カバー４０がロータヨーク２２に対して軸方向で固定され、磁石カバー４０の抜け止めが図られる。以上で図２に示すロータ２０が完成し、このロータ２０を、モータハウジング１６に収容されたステータ１１内に挿入すると共に、そのロータ２０の両端部分を図示しないベアリングにて軸支して、図１に示すモータ１０が完成する。

このように本実施形態のモータ１０によれば、磁石カバー４０のうち、ロータヨーク２２の筒状壁部２２Ａ内に突入した突入筒部４３を径方向外側に塑性変形させて大径筒部４３Ａを形成し、これを筒状壁部２２Ａ内の環状溝２４と凹凸係合させることで、磁石カバー４０を軸方向でロータヨーク２２に固定したので、磁石カバー４０が径方向の外側に膨らむことはない。よって、ロータ２０とステータ１１との間のエアギャップ１７を従来よりも狭めることができ、モータ１０の出力トルクの向上を図ることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）図５に示すように、円筒壁４１の内径が永久磁石３０の外径よりも大きく、磁石カバー４０が永久磁石３０に対して隙間嵌め（円筒壁４１と永久磁石３０とが遊嵌）される場合には、鍔壁２５の外周面に永久磁石３０に近づくに従って縮径したテーパー面２５Ｔを形成しておき、このテーパー面２５Ｔに円筒壁４１の他端部を突き当てることで、磁石カバー４０がロータヨーク２２に対して心だし及び軸方向で位置決めされるように構成してもよい。

（２）上記実施形態において永久磁石３０はリング磁石であったが、セグメント磁石でもよい。

（３）モータ１０が組み込まれる電動パワーステアリング装置７０は、所謂、ラック式、コラム式又はピニオン式の何れにも限定するものではない。また、モータ１０は、電動パワーステアリング装置７０以外の機械装置の動力源として組み込んでもよい。

（４）上記実施形態において、円筒壁４１の他端部はロータヨーク２２の鍔壁２５の外周面に密着状態で嵌合していたが、鍔壁２５の外径を永久磁石３０の外径よりも小さくして円筒壁４１と鍔壁２５とを隙間嵌めしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るモータの平断面図ロータの側断面図ロータの分解側断面図電動パワーステアリング装置を示す概念図他の実施形態（１）に係るロータの側断面図

符号の説明

１０モータ
１１ステータ
１７エアギャップ
２０ロータ
２２ロータヨーク
２２Ａ筒状壁部
２４環状溝（凹部）
２５鍔壁（鍔部）
２５Ｔテーパー面
３０永久磁石
４０磁石カバー
４１円筒壁
４２内向フランジ
４３突入筒部（突入部）
４３Ａ大径筒部（凸部）
７０電動パワーステアリング装置

Claims

ロータヨークの外周面に固定された永久磁石の側面を、磁石カバーに備えた円筒壁で覆い、前記永久磁石の一端面を前記円筒壁の一端部から内側に張り出した内向フランジで覆い、さらに、前記永久磁石の他端面を前記ロータヨークから側方に張り出した鍔部で覆ったモータにおいて、
前記ロータヨークの少なくとも一端部を筒状とし、前記内向フランジの内縁部から前記ロータヨークの一端部内側に向かって突出した突入部を設け、
前記突入部と前記ロータヨークの内周面との間に、互いに凹凸係合して前記磁石カバーを軸方向で前記ロータヨークに固定する凹凸係合部とを備え、
前記凹凸係合部は、前記突入部の少なくとも一部を径方向外側へ張り出した凸部と、前記ロータヨークの内周面に凹設され、前記凸部を受け入れた凹部とからなり、
前記突入部は、前記内向フランジの内縁部の全周から突出した円筒状をなし、
前記凹凸係合部は、前記突入部の一部を拡径した前記凸部としての大径筒部と、前記ロータヨークの内周面に陥没形成されて前記大径筒部が凹凸係合する前記凹部としての環状溝とから構成されたことを特徴とするモータ。
前記鍔部の外側に前記円筒壁の端部を嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記鍔部に、前記永久磁石に向かって縮径したテーパー面を形成し、そのテーパー面に前記円筒壁の端部を突き当てて前記磁石カバーを前記ロータヨークに対して心だししたことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
電動パワーステアリング装置に動力源として組み込まれたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータ。