JP5310109B2 - Brushless motor rotor, brushless motor, electric power steering apparatus, and method for manufacturing brushless motor rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータのロータコアにマグネットを固定する構造に関する。 The present invention relates to a structure for fixing a magnet to a rotor core of a brushless motor.
ブラシレスモータは、ロータコアの外周部に複数のマグネットを配置した構造であり、ロータコアにマグネットを固定することが必要である。例えば、特許文献1には、回転子ヨークの外周面に樹脂接合層を設けた永久磁石付回転子が開示されている。また、特許文献2には、スペーサの外周面に沿って配設されたマグネットの隙間にマグネットホルダの腕部を配設し、ロータカバーの内周の爪をマグネットホルダの腕部に弾性接触させて、マグネットをスペーサに押圧固定するロータが開示されている。
The brushless motor has a structure in which a plurality of magnets are arranged on the outer peripheral portion of the rotor core, and it is necessary to fix the magnets to the rotor core. For example,
特許文献1に開示された技術は、回転子ヨークの外周面に樹脂接合層を設けるための金型が必要になり、ロータやモータの製造コストが高くなる。また、特許文献2に開示された技術は、マグネット間に保持部材としてマグネットホルダを設ける構造であり、マグネットホルダやスペーサ、マグネットに高い精度が求められるので、ロータやモータの製造コストが高くなる。
The technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ロータコアの外周部に取り付けられるマグネットを低コストかつ確実に固定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to reliably fix a magnet attached to the outer peripheral portion of a rotor core at low cost.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、ロータコアと、当該ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、当該複数のマグネットの外周部に円筒形状の側部が配置され、かつ当該側部の両端部には、前記ロータコアの中心軸方向への前記側部の動きを規制する規制部が設けられるとともに、少なくとも一方の規制部には、隣接する前記マグネットの間に対応する部分に開口部が形成されるロータカバーと、を含み、前記規制部は、前記側部の両端部から前記ロータコアの回転中心に向かって前記ロータコアの位置まで延出し、前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間には、前記開口部から充填される充填材が設けられ、前記開口部は、当該開口部の面積が、前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間に形成される空間の前記ロータコアの中心軸方向と垂直な断面の面積よりも小さく形成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a brushless motor rotor according to the present invention includes a rotor core and a plurality of rotor cores arranged on the outer periphery of the rotor core and arranged in the circumferential direction of the rotor core. A cylindrical side portion is disposed on the outer periphery of the magnet and the plurality of magnets, and a restriction portion for restricting the movement of the side portion in the central axis direction of the rotor core is provided at both ends of the side portion. together is, at least one restricting portion, seen including a rotor cover an opening in a portion corresponding to between the magnets adjacent is formed, wherein the restricting portion, the rotor core from both ends of the side Extending to the position of the rotor core toward the center of rotation, and the space between the rotor core, the plurality of magnets, and the rotor cover is filled from the opening. A filler is provided, and the opening has a cross section in which the area of the opening is perpendicular to the central axis direction of the rotor core in a space formed between the rotor core, the plurality of magnets, and the rotor cover. It is characterized by being formed smaller than the area .
本発明は、ロータカバーの両端部に規制部を設けるとともに、規制部には隣接するマグネットの間に対応して開口部を形成する。この開口部は、隣接するマグネットの間へロータカバーの外部から充填材を注入するための開口部である。そして、この開口部から充填材をマグネットの間に流入して固化させることにより、ロータカバー及びマグネットの間に設けられた充填材でマグネットをロータコアに対して確実に固定する。この場合、ロータカバーで充填材を設ける領域が形成されるので、複雑な充填材用の金型が不要になり、また、マグネット間の保持部材も不要になり、さらに、ロータコアやマグネットに過度の精度は要求されない。その結果、確実にマグネットを固定できるとともに、ロータの製造コストが低減できる。 According to the present invention, a restricting portion is provided at both ends of the rotor cover, and an opening is formed in the restricting portion corresponding to between adjacent magnets. This opening is an opening for injecting a filler from the outside of the rotor cover between adjacent magnets. And a magnet is reliably fixed with respect to a rotor core with the filler provided between a rotor cover and a magnet by flowing a filler into a magnet from this opening part and solidifying. In this case, a region for providing the filler is formed in the rotor cover, so that a complicated mold for the filler is not required, a holding member between the magnets is not required, and the rotor core and the magnet are excessive. Precision is not required. As a result, the magnet can be securely fixed and the manufacturing cost of the rotor can be reduced.
また、従来のように、マグネット間に保持部材を設ける必要はないので、この分の製造コストを低減できる。さらに、ロータの仕様変更に対して異なる保持部材を準備する必要はないので、ロータの仕様変更等にも柔軟かつ低コストで対応できる。 In addition, unlike the prior art, there is no need to provide a holding member between the magnets, so that the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to prepare different holding members for changing the rotor specifications, it is possible to respond flexibly and at low cost to changing the rotor specifications.
また、規制部は、ロータコアと係り合う位置まで延出しているので、ロータコアの中心軸方向に対してロータカバーが移動した場合には、ロータコアの規制部とが係り合ってロータカバーのずれを抑制できる。また、規制部はロータコアで支持されるので、規制部に設けた開口部から充填材が注入される場合、充填材が規制部を押す力はロータコアで支持される。これによって、充填材の注入時には、ロータコアの中心軸方向におけるロータカバーの位置ずれが抑制される。その結果、充填材の注入条件等が変化した場合でも、マグネットとロータコアとの位置精度や、ロータコアとロータカバーとの位置精度が維持できるので、ロータの品質が安定する。 In addition , since the restricting portion extends to a position where it engages with the rotor core, if the rotor cover moves relative to the central axis direction of the rotor core, the restricting portion of the rotor core engages to suppress the displacement of the rotor cover. it can. Further, since the restricting portion is supported by the rotor core, when the filler is injected from the opening provided in the restricting portion, the force with which the filler pushes the restricting portion is supported by the rotor core. Thereby, the position shift of the rotor cover in the central axis direction of the rotor core is suppressed at the time of filling the filler. As a result, even when the filler injection conditions and the like change, the positional accuracy between the magnet and the rotor core and the positional accuracy between the rotor core and the rotor cover can be maintained, so that the quality of the rotor is stabilized.
規制部は、ロータコアの回転中心に向かって延出するため、規制部とロータカバーの側部とは角度を有する。これによって、ロータカバーの強度が向上する。また、規制部は、環状に、かつロータカバーの周方向に向かって一体で形成されることが好ましい。このように、規制部をロータカバーの周方向に向かって分断せず一体で形成することで、規制部の強度低下が抑制されるのでより好ましい。また、規制部は、側部と一体で成形されることが好ましい。これによって、簡単に規制部を形成できるとともに、ロータカバーの強度も向上する。また、規制部に形成される開口部は、規制部に穿孔された孔とすることが好ましい。このように、開口部を孔とすることで、孔の外周部は必ず規制部になるため、規制部が周方向に対して完全に分断されることを回避できる。その結果、開口部を形成することによる規制部の強度低下を最小限に抑えることができる。 Since the restricting portion extends toward the rotation center of the rotor core, the restricting portion and the side portion of the rotor cover have an angle. This improves the strength of the rotor cover. Moreover, it is preferable that a control part is integrally formed in cyclic | annular form toward the circumferential direction of a rotor cover. In this way, it is more preferable that the restricting portion is formed integrally without being divided in the circumferential direction of the rotor cover, since a decrease in strength of the restricting portion is suppressed. Further, it is preferable that the restricting portion is molded integrally with the side portion. As a result, the restricting portion can be easily formed, and the strength of the rotor cover is improved. Moreover, it is preferable that the opening part formed in a control part is a hole drilled in the control part. Thus, since the opening is a hole, the outer periphery of the hole is necessarily a restricting portion, so that the restricting portion can be prevented from being completely divided in the circumferential direction. As a result, it is possible to minimize the strength reduction of the restricting portion due to the formation of the opening.
また、充填材をロータ間に設けることにより、ロータコアの外周部に設けたマグネットをより確実に固定できる。また、充填材により、マグネットを確実に固定できるとともに、ロータ全体の強度も向上する。 Moreover, the magnet provided in the outer peripheral part of the rotor core can be more reliably fixed by providing a filler between rotors. Further, the filler can surely fix the magnet and the strength of the entire rotor is improved.
また、開口部から充填材を注入することで、マグネットの間に簡単に充填材を設けることができる。 Moreover, a filler can be easily provided between magnets by inject | pouring a filler from an opening part.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、複数の前記マグネットは、前記ロータコアの中心軸方向に向かって階段状に配置されることが好ましい。このようにマグネットが配置されることで、ブラシレスモータのトルク変動が低減される。 As a desirable mode of the present invention, in the present invention, it is preferable that the plurality of magnets are arranged stepwise toward the central axis direction of the rotor core. By arranging the magnet in this way, the torque fluctuation of the brushless motor is reduced.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、周方向に隣接する前記マグネット同士で形成される溝が、一方の前記規制部と他方の前記規制部との間でつながることが好ましい。ロータコアの中心軸方向に向かってマグネットを階段状に配置した場合、この態様のように、隣接するマグネット同士で形成される溝が中心軸方向に向かって連続するように構成する。これによって、開口部から注入された充填材は、中心軸方向に隣接する溝間を通過して全体に行き渡る。その結果、マグネットを階段状に配置した構造においても、マグネットの間に確実に充填材を設けて、ロータカバー及び充填材でマグネットを固定できる。 As a desirable mode of the present invention, in the present invention, it is preferable that a groove formed by the magnets adjacent in the circumferential direction is connected between one of the restricting portions and the other of the restricting portions. When the magnets are arranged stepwise toward the central axis direction of the rotor core, the grooves formed by adjacent magnets are configured to be continuous toward the central axis direction as in this aspect. As a result, the filler injected from the opening passes between the grooves adjacent in the central axis direction and spreads throughout. As a result, even in a structure in which the magnets are arranged stepwise, it is possible to reliably provide a filler between the magnets and fix the magnet with the rotor cover and the filler.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、前記ロータカバーは、複数の前記マグネットを拘束することが好ましい。この態様によれば、ロータカバーがマグネットとロータコアとを拘束するので、充填材の注入に起因してマグネットの位置がずれるおそれを低減できる。その結果、マグネットの取り付け精度の低下が抑制される。また、ロータカバーによりロータコアの中心軸に向かう力をマグネットに付与してマグネットとロータコアとを拘束するので、ロータコアとロータカバーとの距離をマグネットの厚さ(ロータコアの径方向における寸法)に保つことができる。その結果、隣接するマグネットと、ロータコアとロータカバーとの間に設けられる充填材の厚さを均一にできるので、ロータの周方向における質量のアンバランスを抑制できる。 As a desirable mode of the present invention, in the present invention, the rotor cover preferably restrains the plurality of magnets. According to this aspect, since the rotor cover restrains the magnet and the rotor core, it is possible to reduce the possibility that the position of the magnet is shifted due to the injection of the filler. As a result, a decrease in magnet mounting accuracy is suppressed. Also, since the rotor cover applies a force toward the central axis of the rotor core to restrain the magnet and the rotor core, the distance between the rotor core and the rotor cover should be kept at the magnet thickness (dimension in the radial direction of the rotor core). Can do. As a result, since the thickness of the filler provided between the adjacent magnet and the rotor core and the rotor cover can be made uniform, mass imbalance in the circumferential direction of the rotor can be suppressed.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、前記側部には、当該側部の内側に向かう突起部が、前記ロータコアの周方向における前記マグネットの配列間隔で設けられることが好ましい。この態様では、ロータカバーをロータコアに取り付けると、突起部が隣接するマグネットの間に配置される。これによって、ロータコアの周方向におけるマグネットの位置決めがなされるので、マグネットの位置ずれを抑制できる。また、ロータカバーをロータコアに取り付けるだけでマグネットの位置決めができるという利点もある。 As a desirable mode of the present invention, in the present invention, it is preferable that the side portion is provided with a protruding portion toward the inside of the side portion at an arrangement interval of the magnets in the circumferential direction of the rotor core. In this aspect, when the rotor cover is attached to the rotor core, the protrusion is disposed between the adjacent magnets. As a result, the magnet is positioned in the circumferential direction of the rotor core, so that the displacement of the magnet can be suppressed. There is also an advantage that the magnet can be positioned simply by attaching the rotor cover to the rotor core.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、少なくとも一方の前記規制部は、前記ロータカバーが前記マグネットの外周部に取り付けられた後、前記側部の端部が前記ロータコアの回転中心に向かって折り曲げられることによって形成されることが好ましい。このように、ロータカバーの側部を折り曲げて規制部を形成することで、ロータコアの中心軸方向における寸法のばらつきがあった場合でも、側部の折り曲げる場所を変更することで、ロータコアの寸法ばらつきを容易に吸収できる。その結果、ロータの生産性が向上する。また、ロータの仕様変更にも容易に対応できる。 In a preferred aspect of the present invention, in the present invention, at least one of the restricting portions is configured such that after the rotor cover is attached to the outer peripheral portion of the magnet, the end portion of the side portion faces the rotation center of the rotor core. It is preferably formed by being bent. In this way, by forming the restricting portion by bending the side portion of the rotor cover, even if there is a variation in the size of the rotor core in the central axis direction, changing the place where the side portion is bent changes the size variation of the rotor core. Can be absorbed easily. As a result, the productivity of the rotor is improved. In addition, it is possible to easily cope with changes in the rotor specifications.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、一方の前記規制部は、前記ロータカバーが前記マグネットの外周部に取り付けられる前には、前記側部の一方の端部から前記ロータコアの回転中心に向かって予め延出していることが好ましい。この態様では、一方の規制部が予め形成されたロータカバーを用いるので、予め形成された規制部を、ロータカバーとロータコアとの位置決めやロータカバーと磁石との位置決めに用いることができる。これによって、ロータカバーをロータコアに取り付けるだけで、簡単に位置決めができるので、ロータの生産性が向上する。 As a desirable aspect of the present invention, in the present invention, one of the restricting portions is configured so that the rotation center of the rotor core is rotated from one end portion of the side portion before the rotor cover is attached to the outer peripheral portion of the magnet. It is preferable to extend in advance toward. In this aspect, since the rotor cover in which one of the restricting portions is formed in advance is used, the previously formed restricting portion can be used for positioning the rotor cover and the rotor core and positioning the rotor cover and the magnet. This makes it possible to easily position the rotor by simply attaching the rotor cover to the rotor core, thereby improving the productivity of the rotor.
本発明に係るブラシレスモータは、前記ブラシレスモータ用ロータと、当該ブラシレスモータ用ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されるステータと、前記ステータを保持する筐体と、を含むことを特徴とする。本発明は、ロータカバーを有し、かつロータコアの外周部に取り付けられるマグネット間に充填材を設けたロータを備えるブラシレスモータを低コストで製造できる。 A brushless motor according to the present invention includes: the brushless motor rotor; a stator that is annularly arranged outside the brushless motor rotor; and a housing that holds the stator. It is characterized by. The present invention can manufacture a brushless motor having a rotor cover and having a rotor provided with a filler between magnets attached to the outer periphery of the rotor core at a low cost.
本発明に係るブラシレスモータは、前記ブラシレスモータにより補助操舵トルクを得ることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。本発明は、ロータカバーを有し、かつロータコアの外周部に取り付けられるマグネット間に充填材を設けたブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置を低コストで製造できる。 The brushless motor according to the present invention is an electric power steering apparatus characterized in that an auxiliary steering torque is obtained by the brushless motor. According to the present invention, an electric power steering apparatus including a brushless motor having a rotor cover and having a filler provided between magnets attached to the outer peripheral portion of the rotor core can be manufactured at low cost.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブラシレスモータ用ロータの製造方法は、円筒形状部材の側部の一端部に、前記側部の前記一端部からロータコアの回転中心に向かって前記ロータコアの位置まで延出し、かつ周方向に向かって複数の開口部が形成された規制部を有するロータカバーを、外周部に複数のマグネットを配置した前記ロータコアに取り付ける手順と、前記規制部とは反対側の端部を折り曲げて、この折り曲げた部分が前記ロータコアの回転中心に向かって前記ロータコアの位置まで延出させる手順と、前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間に形成される空間の前記ロータコアの中心軸方向と垂直な断面の面積よりも小さく開口され、かつ、隣接する前記マグネットの間に対応する部分に形成された前記開口部から前記空間に充填材を注入する手順と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for manufacturing a rotor for a brushless motor according to the present invention includes a rotation center of a rotor core from one end of the side part to one end part of a cylindrical member a step of mounting the rotor core and rotor cover, in which a plurality of magnets on an outer peripheral portion having a position regulating portion having a plurality of openings formed toward the extending therefrom, and the circumferential direction to the rotor core toward the A step of bending the end opposite to the regulating portion and extending the bent portion toward the rotation center of the rotor core to the position of the rotor core; the rotor core; the plurality of magnets; and the rotor cover. Of the space formed between the adjacent magnets that are smaller than the area of the cross section perpendicular to the central axis direction of the rotor core. Characterized in that the said opening formed in a portion corresponding including, a step of injecting the filling material into the space.
本発明によれば、両端部に規制部を設けたロータカバーを、マグネットが設けられたロータコアに取り付け、規制部とは反対側の端部を折り曲げ、さらに、規制部に設けられた開口部を通じて、ロータカバーの外部から隣接するマグネットの間へ充填材を注入し、固化させる。これによって、本発明では、ロータコアに取り付けたロータカバーと、マグネット間に設けられる充填材とで、マグネットを確実に固定できる。その結果、ロータコアやマグネットに過度の精度は要求されず、また、マグネット間に設ける支持部材は不要になるので、低コストかつ確実にマグネットを固定できる。また、ロータカバーで充填材を設ける領域が形成されるので、複雑な充填材用の金型が不要になる。その結果、マグネットを固定するための設備は簡易なもので済むので、ロータの製造コストが低減できる。また、規制部は、ロータコアと係り合う位置まで延出しているので、ロータコアの中心軸方向に対してロータカバーが移動した場合には、ロータコアの規制部とが係り合ってロータカバーのずれを抑制できる。また、規制部はロータコアで支持されるので、規制部に設けた開口部から充填材が注入される場合、充填材が規制部を押す力はロータコアで支持される。これによって、充填材の注入時には、ロータコアの中心軸方向におけるロータカバーの位置ずれが抑制される。その結果、充填材の注入条件等が変化した場合でも、マグネットとロータコアとの位置精度や、ロータコアとロータカバーとの位置精度が維持できるので、ロータの品質が安定する。また、充填材をロータ間に設けることにより、ロータコアの外周部に設けたマグネットをより確実に固定できる。また、充填材により、マグネットを確実に固定できるとともに、ロータ全体の強度も向上する。また、開口部から充填材を注入することで、マグネットの間に簡単に充填材を設けることができる。 According to the present invention, the rotor cover provided with the restricting portions at both ends is attached to the rotor core provided with the magnet, the end opposite to the restricting portion is bent, and further, through the opening provided in the restricting portion. The filler is injected from the outside of the rotor cover into the space between adjacent magnets and solidified. Thereby, in this invention, a magnet can be reliably fixed with the rotor cover attached to the rotor core, and the filler provided between magnets. As a result, excessive accuracy is not required for the rotor core and the magnet, and a support member provided between the magnets is not necessary, so that the magnet can be fixed reliably at low cost. Moreover, since the area | region which provides a filler with a rotor cover is formed, the metal mold | die for complicated fillers becomes unnecessary. As a result, since the equipment for fixing the magnet is simple, the manufacturing cost of the rotor can be reduced. In addition, since the restricting portion extends to a position where it engages with the rotor core, if the rotor cover moves relative to the central axis direction of the rotor core, the restricting portion of the rotor core engages to suppress the displacement of the rotor cover. it can. Further, since the restricting portion is supported by the rotor core, when the filler is injected from the opening provided in the restricting portion, the force with which the filler pushes the restricting portion is supported by the rotor core. Thereby, the position shift of the rotor cover in the central axis direction of the rotor core is suppressed at the time of filling the filler. As a result, even when the filler injection conditions and the like change, the positional accuracy between the magnet and the rotor core and the positional accuracy between the rotor core and the rotor cover can be maintained, so that the quality of the rotor is stabilized. Moreover, the magnet provided in the outer peripheral part of the rotor core can be more reliably fixed by providing a filler between rotors. Further, the filler can surely fix the magnet and the strength of the entire rotor is improved. Moreover, a filler can be easily provided between magnets by inject | pouring a filler from an opening part.
本発明の望ましい態様としては、前記本発明において、前記側部には、当該側部の内側に向かう突起部が、前記ロータコアの周方向における前記マグネットの配列間隔で設けられており、前記ロータカバーを前記ロータコアに取り付ける際には、隣接する前記マグネットの間に前記突起部を合わせて、前記ロータカバーを前記ロータコアに差し込むことが好ましい。これによって、ロータカバーの突起部は、隣接するマグネットの間に配置されるので、ロータコアの周方向におけるマグネットの位置決めがなされる。その結果、マグネットの位置ずれを抑制できる。また、ロータカバーをロータコアに取り付けるだけでマグネットの位置決めができるという利点もある。 As a desirable aspect of the present invention, in the present invention, the side portion is provided with protrusions directed toward the inner side of the side portion at an arrangement interval of the magnets in the circumferential direction of the rotor core. When attaching to the rotor core, it is preferable to align the protrusion between the adjacent magnets and insert the rotor cover into the rotor core. Accordingly, the protrusion of the rotor cover is disposed between the adjacent magnets, so that the magnet is positioned in the circumferential direction of the rotor core. As a result, the displacement of the magnet can be suppressed. There is also an advantage that the magnet can be positioned simply by attaching the rotor cover to the rotor core.
本発明は、ロータコアの外周部に取り付けられるマグネットを低コストかつ確実に固定できる。 According to the present invention, the magnet attached to the outer peripheral portion of the rotor core can be reliably fixed at low cost.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態(以下、実施形態という)によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、本発明に係るトルク検出装置を電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)に適用した例を説明するが、本発明の適用対象は電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。また、本発明を電動パワーステアリング装置に適用する場合でも、その方式は問わない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. In the present embodiment, an example in which the torque detection device according to the present invention is applied to an electric power steering device (EPS) will be described, but the application target of the present invention is not limited to the electric power steering device. . Even when the present invention is applied to an electric power steering apparatus, the method is not limited.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリングの構成図である。まず、図1を用いて、本実施形態に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の概要を説明する。図1に示すように、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール101の操作によりステアリングシャフト102に発生する操舵トルクをトルク検出手段であるトルクセンサ110で検出し、その検出信号に基づいて、ECU(Electric Control Unit)50がブラシレスモータ(以下、必要に応じてモータという)1を駆動制御して補助操舵トルクを発生させて、ステアリングホイール101の操舵力を補助する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering including a brushless motor according to the first embodiment. First, an outline of an electric power steering apparatus including a brushless motor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the electric
ステアリングホイール101に連結されたステアリングシャフト102は、運転者の操舵力が入力される入力軸102aと、入力された操舵力を出力する出力軸102bとを有する。本実施形態において、入力軸102a及び出力軸102bは、鉄等の磁性材料から形成されている。入力軸102aと出力軸102bとの間には、トルクセンサ110及び減速装置111が設けられる。
A steering
ステアリングシャフト102の出力軸102bに伝達された運転者の操舵力は、操舵機構に伝達される。具体的には、出力軸102bに伝達された運転者の操舵力は、ユニバーサルジョイント104を介してロアシャフト105に伝達され、さらにユニバーサルジョイント106を介してピニオンシャフト107に伝達される。ピニオンシャフト107に伝達された前記操舵力は、ステアリングギヤ108を介してタイロッド109に伝達され、操舵輪を転舵させる。
The driver's steering force transmitted to the
ステアリングギヤ108は、ピニオンシャフト107に連結されたピニオン108aと、ピニオン108aに噛み合うラック108bとを有するラックアンドピニオン形式として構成される。このようなステアリングギヤ108によって、ピニオン108aに伝達された回転運動をラック108bで直進運動に変換している。
The
ステアリングシャフト102の出力軸102bには、補助操舵トルクを出力軸102bに伝達する補助操舵機構103が連結されている。補助操舵機構103は、出力軸102bに連結された減速装置111と、減速装置111に連結されかつ補助操舵トルクを発生させるモータ1とを有している。なお、ステアリングシャフト102及びトルクセンサ110及び減速装置111によりステアリングコラムが構成されており、モータ1は、前記ステアリングコラムの出力軸102bに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態における電動パワーステアリング装置100は、コラムアシスト方式となっている。
An
トルクセンサ110は、ステアリングホイール101を介して入力軸102aに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出するものである。モータ1の駆動を制御するECU50には、電源(例えば車載のバッテリ)115から電力が供給される。なお、イグニッションスイッチ114がオンの状態で、電源115からECU50へ電力が供給される。ECU50は、トルクセンサ110で検出された操舵トルクT及び車速センサ116で検出された走行速度Vに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出し、その算出された補助操舵指令値に基づいてモータ1への供給電流値を制御する。
The
図2は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図2は、一部を断面として示してある。減速装置111はウォーム減速装置である。モータ1の回転軸1Sにスプライン結合したウォーム121は、玉軸受122と、ホルダ125に保持された玉軸受123とで回転自在に減速装置ハウジング120に保持されている。ウォーム121の一部に形成されたウォーム歯121aは、減速装置ハウジング120に回転自在に保持されたウォームホイール124に形成されているウォームホイール歯124aに噛み合っている。モータ1の回転力は、ウォーム121を介してウォームホイール124に伝達され、ウォームホイール124を回転させる。ウォーム121及びウォームホイール124によって、モータ1のトルクが増加され、図1に示すステアリングコラムの出力軸102bに補助操舵トルクが与えられる。次に、モータ1の構成を説明する。
FIG. 2 is a front view for explaining an example of a reduction gear provided in the electric power steering apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 shows a part in cross section. The
図3は、本実施形態に係るモータの構成を示す断面図である。図4は、図3のX−X断面図である。図3に示すように、モータ1は、磁性材料によって形成された略円筒形のハウジング2Aと、このハウジング2Aの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントブラケット2Bとを有している。ハウジング2Aのフロントブラケット2Bが設けられた側とは反対側の端部には、この端部を閉塞するように、ハウジング2Aと一体に底部2Abが形成されている。なお、ハウジング2Aを形成する磁性材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。また、フロントブラケット2Bは、ブラシレスモータ1を所望の機器に取り付ける際のフランジの役割を果たしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the motor according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. As shown in FIG. 3, the
ハウジング2Aの内側であって、フロントブラケット2Bの略中央部分には軸受3が、底部2Abの略中央部分には軸受4が、それぞれ設けられている。軸受3は、ハウジング2Aの内側に配置された回転軸1Sの一端を回転可能に支持し、軸受4は、回転軸1Sの他端を回転可能に支持している。回転軸1Sの回転中心は、図3に示すZrであり、回転軸1Sの中心軸に相当する。以下、回転軸1Sの回転中心及び中心軸をZrで表す。なお、回転軸1Sは、軸受3、4に支持されるので、軸受3、4の回転中心もZrとなる。
Inside the
回転軸1Sの周囲には、円筒形状のロータコア6が配置されている。回転軸1Sは、ロータコア6と一体で成型してもよいし、回転軸1Sをロータコア6に圧入してもよい。ロータコア6の外周部には、モータ駆動用の複数(2×n個、nは整数)のマグネット5が設けられる。マグネット5は、ロータコア6の外周部に取り付けられ、図4に示すように、S極及びN極がロータコア6の周方向に交互に、かつ等間隔に着磁された永久磁石である。本実施形態において、マグネット5は、分割形状(セグメント構造)である。
A
複数のマグネット5をロータコア6の外周部に配置した後、本実施形態では、図3に示すように、マグネット5の外周部にロータカバー20を圧入、あるいは焼きばめして取り付ける。ここで、ロータカバー20は、非磁性の材料で構成される。後述するように、マグネット5と、ロータコア6と、ロータカバー20との間には、樹脂や接着剤等の充填材が設けられる。本実施形態では、回転軸1S、ロータコア6、マグネット5及びロータカバー20によってモータ1のロータ10が構成されている。回転軸1S、ロータコア6、マグネット5及びロータカバー20は、すべて回転中心Zrを中心として回転するので、ロータ10の回転中心もZrとなる。
After arranging the plurality of
図4に示すように、ハウジング2Aの内周面には、コア7がその全体が包囲された状態で固定されている。このコア7には、ロータコア6の周方向に配列されたマグネット5を包囲するように、例えば3相の励磁コイル8がインシュレータ11を介して集中巻きされている。これらのコア7及び励磁コイル8によってモータ1のステータ9が構成されている。ステータ9は、ロータ10の外側に所定の間隔を有して環状に配置される。
As shown in FIG. 4, the
コア7は、例えば、等分割された複数(本実施形態では12個)の分割コア7Aから構成されている。それぞれの分割コア7Aは、組み立てられてコア7を構成した際に、円筒形のヨーク部となる円弧状の分割ヨーク17と、この分割ヨーク17の内周面からロータ10に向かって延びる1本のティース18とを備えている。各々の分割コア7Aのティース18には、励磁コイル8がそれぞれ集中巻きされている。そして、複数の分割コア7Aが組み合わされてハウジング2A内に圧入されて、環状のコア7を構成する。このように、分割コア7Aは、ハウジング2A内に圧入されて、ハウジング2Aに締結されて、コア7を構成する。なお、コア7とハウジング2Aとは、圧入の他に接着や焼きばめ等によって固定されてもよい。
The
本実施形態において、コア7は、分割コア7Aを組み合わせて構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、コア7を一体で構成したり、焼結で構成したりしてもよい。励磁コイル8は、コア7にインシュレータ11を取り付けた後に、インシュレータ11が取り付けられたコア7に巻き付けられる。ステータの片側端部には端子台が設けられる。端子台に挿入又はインサートモールドされたバスバー(パワーハーネスでもよい)と各層の励磁コイル8とは、ヒュージングや抵抗溶接等で電気的に接続される。
In the present embodiment, the
回転軸1Sのフロントブラケット2B側の端部は外部に突出しており、この外部に突出した端部に所望の軸等を接続することで、モータ1の回転出力を取り出せるようになっている。本実施形態では、回転軸1Sのフロントブラケット2B側に突出した端部が、図2に示す減速装置111のウォーム121にスプライン結合される。なお、回転軸1Sとウォーム121とは弾性カップリングでもよい。また、回転軸1Sのフロントブラケット2B側には、ロータ10の回転位置を検出するレゾルバ14と、レゾルバ14を支持する端子台15が設けられている。このレゾルバ14は、回転軸1Sの円周面に圧入等で取り付けられるレゾルバロータ12と、このレゾルバロータ12に所定間隔の空隙を介して対向配置されるレゾルバステータ13とを備えている。次に、モータ1を構成するロータ10について、より詳細に説明する。
The end of the
図5は、実施形態1に係るモータを構成するロータの斜視図である。図6は、実施形態1に係るモータを構成するロータを、その中心軸を含む平面で切った状態を示す断面図である。図7は、実施形態1に係るモータを構成するロータの正面図である。上述したように、ロータ10は、マグネット5が外周部に設けられたロータコア6の外周部に、ロータカバー20を取り付けて構成される。ロータカバー20は、マグネット5をロータコア6に固定するために用いられる。ロータカバー20は、例えば、SUSやアルミニウム、あるいはアルミニウム合金等の非磁性材料で構成される、薄肉の円筒形状の部材である。ロータカバー20は、例えば、深絞り成形によって製造されるが、ロータカバー20の製造方法はこれに限定されるものではない。
FIG. 5 is a perspective view of a rotor constituting the motor according to the first embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state where the rotor constituting the motor according to the first embodiment is cut along a plane including the central axis. FIG. 7 is a front view of a rotor constituting the motor according to the first embodiment. As described above, the
図6に示すように、ロータカバー20は、側部20Sと、側部20Sの両端部に設けられる規制部20E1、20E2とを含んで構成される。図5に示すように、側部20Sは、円筒形状の部材である。規制部20E1、20E2は、ロータコア6の中心軸Zr方向への側部20Sの動きを規制する。このため、本実施形態において、図6、図7に示すように、規制部20E1、20E2は、側部20Sの両方の端部20T1、20T2からロータコア6の回転中心Zrに向かって、ロータコア6の位置まで延出する。この場合、図6、図7に示すように、中心軸Zrから規制部20E1までの距離R1は、中心軸Zrからロータコア6の外周部までの距離R2よりも小さくなる。なお、規制部20E2についても規制部20E1と同様である。このような構造により、ロータカバー20が中心軸Zr方向へ移動した場合には、規制部20E1、20E2がロータコア6に係り合ってロータコア6の中心軸Zr方向に対する側部20S及びロータカバー20の動きを規制する。また、R1<R2なので、規制部20E1、20E2には、図6に示すように、ロータコア6に設けられる回転軸1Sが貫通する開口部24A、24Bが形成される。
As shown in FIG. 6, the
ロータカバー20を構成する規制部20E1、20E2のうち少なくとも一方には、開口部21が形成される。図7に示すように、開口部21は、ロータコア6の周方向に配列されるマグネット5のうち、隣接するマグネット5の間(図7のMで示す部分)に対応する部分に形成される。このため、ロータカバー20の周方向に開口部21が配列される間隔は、ロータコア6の周方向にマグネット5が配列される間隔となる。
An
図5、図7に示すように、本実施形態において、開口部21は、規制部20E1に設けられる。開口部21は、規制部20E1を貫通している。これによって、ロータカバー20をロータコア6に取り付けると、開口部21と、隣接するマグネット5及びロータカバー20及びロータコア6で形成される空間とが連通される。したがって、開口部21から、前記空間へ樹脂や接着剤等を注入できる。
As shown in FIGS. 5 and 7, in the present embodiment, the
開口部21は、それぞれの前記空間に対応して設けられる。図7に示すロータ10は、8個のマグネット5を備えるので、前記空間は8個形成される。本実施形態において、開口部21は円形の孔である。なお、開口部21の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、四角形や六角形等、多角形の孔であってもよい。ここで、マグネット5とロータコア6との取付構造を説明する。
The
図8−1、図8−2は、マグネットとロータコアとの取付構造を示す説明図である。図8−1に示す取付構造では、ロータコア6の外周部に、周方向に向かってロータコア6の中心軸Zrと平行な突起部6Tが複数形成される。そして、隣接する突起部6T同士の間にマグネット5が配置されて取り付けられる。この突起部6Tにより、マグネット5の位置決め、及びマグネット5を仮固定をすることができる。なお、図8−1に示す取付構造は、図7に示す取付構造と同様である。
FIGS. 8-1 and FIGS. 8-2 are explanatory drawings showing the attachment structure of the magnet and the rotor core. In the mounting structure shown in FIG. 8A, a plurality of
図8−2に示す取付構造では、ロータコア6の外周部に、周方向に向かってロータコア6の中心軸Zrと平行な溝部6Uが複数形成される。そして、溝部6Uを基準として、隣接する溝部6U同士の間にマグネット5が配置されて取り付けられる。本実施形態では、いずれの取付構造を用いてもよい。次に、本実施形態に係るブラシレスモータ用ロータの製造方法(すなわち、ロータ10の組み立て方法)を説明する。
In the mounting structure shown in FIG. 8B, a plurality of
図9−1〜図9−3は、本実施形態に係るブラシレスモータ用ロータの製造方法の説明図である。図10−1、図10−2は、充填材を注入した後のロータコアを示す模式図である。まず、ロータコア6の外周部にマグネット5を配置する。そして、図9−1に示すように、マグネット5が配列されたロータコア6に、ロータカバー20の規制部20E1が設けられる端部とは反対側の端部からロータカバー20が取り付けられる。
9A to 9C are explanatory diagrams of the method for manufacturing the brushless motor rotor according to the present embodiment. 10A and 10B are schematic diagrams illustrating the rotor core after the filler is injected. First, the
ロータカバー20をロータコア6に差し込み、ロータコア6の回転軸1Sと平行な方向にロータカバー20を移動させると、図9−2に示すように、ロータカバー20の規制部20E1がロータコア6に接触する。これによって、規制部20E1とロータコア6とが係り合うので、規制部20E1が形成される端部とは反対側の端部の方向にロータカバー20を動かそうとしても、それ以上ロータカバー20は移動できない。この状態で、図9−2に示すように、規制部20E1とは反対側であってロータコア6から突出した部分Fを、ロータコア6の端部6hに向かって折り曲げる。これによって、ロータカバー20がロータコア6に取り付けられる。そして、図9−3に示すように、ロータカバー20の折り曲げられた部分が、ロータコア6の中心軸Zrに向かってロータコア6の位置まで延出する規制部20E2となる。
When the
このように、ロータカバー20をロータコア6に取り付けてから、ロータカバー20を折り曲げて規制部20E2を形成することで、中心軸Zr方向におけるロータコア6やマグネット5の寸法のばらつきがあった場合でも、折り曲がる位置がずれることで前記ばらつきを吸収できる。これによって、部品の寸法ばらつきに対して柔軟に対応できるので、ロータ10の生産性が向上する。
In this way, by attaching the
ここで、ロータコア6から突出した部分Fを折り曲げる角度は、90度に近いこと好ましくは90度以上であることが好ましく、少なくとも80度以上が望ましい。これによって確実に規制部20E2を形成して、ロータカバー20をロータコア6に取り付けることができる。また、中心軸Zr方向におけるロータカバー20の動きを確実に規制できる。
Here, the angle at which the portion F protruding from the
規制部20E2によって、中心軸Zr方向におけるロータカバー20とロータコア6との位置決めをすることができる。また、規制部20E1、20E2によって、マグネット5の中心軸Zr方向に対する移動も規制されるので、中心軸Zr方向におけるロータコア6とマグネット5との位置決めをすることができる。また、ロータカバー20をロータコア6の回転軸1Sと平行な方向に移動させると、規制部20E1がロータコア6に接触することにより、ロータカバー20をそれ以上移動できなくなる。この位置で、ロータコア6から突出した、規制部20E1とは反対側の部分Fを折り曲げればよいので、規制部20E1は、ロータコア6から突出した部分F1を折り曲げる位置を決定する機能も有する。
The positioning of the
ここで、規制部20E1を予め形成せず、円筒形状の部材をロータコア6に取り付けてから、前記円筒形状の部材の一端部をロータコア6の中心軸Zrに向かって折り曲げて規制部20E1を形成してもよい。しかし、上述したように、ロータカバー20の一方の端部に規制部20E1を予め形成しておくことにより、規制部20E2を形成する部分を折り曲げる際の位置決めとして規制部20E1を用いることができる。また、規制部20E1をロータカバーの一方の端部に予め形成しておくことで、ロータカバー20をロータコア6へ取り付ける際には、規制部20E1がロータコア6に接する位置までロータカバー20を移動させれば、ロータカバー20の取り付け、及び規制部20E2を形成する部分を折り曲げる際の位置決めが終了する。これによって、ロータカバー20をロータコア6へ取り付ける作業が容易になる。したがって、ロータカバー20をロータコア6に取り付ける前に、ロータカバー20に規制部20E1を予め形成しておくことが好ましい。
Here, the regulating portion 20E1 is not formed in advance, and after attaching a cylindrical member to the
また、規制部20E1を予め形成しておけば、ロータカバー20をロータコア6に取り付けてから両方の規制部20E1、20E2を形成する方法と比較して、規制部20E1を形成する工程が不要になる。したがって、ロータカバー20をロータコア6へ取り付けてから規制部20E1を形成するための位置決め及び折り曲げ作業が省略できるので、ロータ10の生産性が向上する。
Further, if the restricting portion 20E1 is formed in advance, the step of forming the restricting portion 20E1 becomes unnecessary as compared with the method of forming both the restricting portions 20E1 and 20E2 after the
ロータカバー20がロータコア6に取り付けられ、規制部20E2が形成されてロータカバー20がロータコア6に固定されると、ロータコア6の外周部に設けられたマグネット5は、ロータカバー20で拘束される。この状態で、図9−3に示すように、規制部20E1に設けられた開口部21から充填材Pが注入される。充填材Pは、開口部21から、図7に示す、ロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間に注入される。
When the
充填材Pとしては、樹脂、接着剤、ホットメルト、弾性体、エラストマ等を用いることができる。充填材Pは、これらを昇温させて流動性を持たせた状態でロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間に注入される。このように、本実施形態では、ロータカバー20によって充填材Pが注入される領域を形成するので、複雑で高価な充填材注入用の金型が不要になる。その結果として、モータ1の製造コストを低減できる。
As the filler P, a resin, an adhesive, a hot melt, an elastic body, an elastomer, or the like can be used. The filler P is injected between the
開口部21から注入された充填材Pは、ロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間を流れる。このとき、規制部20E2(すなわち、開口部21が形成される規制部20E1とは反対側の規制部)とロータコア6とは完全に密着する訳ではなく、多少の隙間は存在する。しがたって、ロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間の空気は前記隙間から流出するので、充填材Pは、ロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間全体に行き渡る。本実施形態では、ロータカバー20でマグネット5がロータコア6の径方向及び中心軸Zr方向に拘束されるので、図8―2に示すロータコア6とマグネット5との取付構造を用いる場合でも、充填材Pが注入されることによるマグネット5の位置ずれを抑制できる。
The filler P injected from the
このように、充填材Pが注入されるまでは、ロータカバー20がマグネット5をロータコア6に保持する構造なので、充填材注入用の金型が不要になり、モータ1の製造設備を簡略化できる。また、ロータカバー20でマグネットをロータコア6に保持することにより、マグネット5、ロータコア6及びロータカバー20の寸法公差を高精度とすることなく、確実にマグネット5をロータコア6に保持できる。さらに、ロータカバー20でロータコア6の径方向外側からマグネット5を保持するので、従来のようなマグネット5間に保持部材を設けることは必要ない。これらの作用により、本実施形態では、簡単かつ低コストで、マグネット5をロータコア6に対して確実に固定できる。
Thus, since the
また、本実施形態では、従来のようなマグネット5間に保持部材を設けることは必要ないため、例えば、モータ1の仕様変更、例えば、マグネット5の形状変更や、ロータコア6の中心軸Zr方向の長さが増加する等が発生しても、ロータカバー20の長さ(中心軸Zr方向の寸法)や直径を変更することで簡単に対応できる。このため、従来のように、マグネット5間の保持部材を新設する必要はないので、モータ1の製造コストを低減できる。
Further, in this embodiment, since it is not necessary to provide a holding member between the
図10−1、図10−2は、ともに充填材Pの注入後におけるロータ10を示す。図10−1、図10−2に示すように、充填材Pが注入されて固化すると、ロータコア6と、複数のマグネット5と、ロータカバー20との間に固化した充填材(固化充填材)30が設けられる。そして、マグネット5は、ロータカバー20及び固化充填材30によって、ロータカバー20とロータコア6との間に固定され保持される。これによって、ロータ10が完成する。その後、ロータ10を軸受3、4に組み付けたりハウジング2A内に配置したりして、モータ1が完成する。
10-1 and 10-2 both show the
本実施形態では、ロータカバー20でマグネット5をロータコア6に保持するとともに、ロータコア6とマグネット5とロータカバー20との間に充填材を設ける。これによって、マグネット5をロータコア6へ確実に取り付けて固定でき、また、マグネット5に作用する遠心力をロータカバー20によっても受けることができるので、熱や遠心力に対する信頼性が向上する。さらに、ロータ10の製造時には、ロータカバー20によってマグネット5をロータコア6へ保持するので、注入用の金型や保持部材が不要になり、簡易かつ低コストで高精度にロータ10を製造できる。このように、本実施形態では、低コストで高精度かつ信頼性の高いロータ10を製造できる。
In this embodiment, the
(第1変形例)
図11は、本実施形態の第1変形例を示す斜視図である。本変形例は、上述した実施形態と略同様の構成であるが、ロータカバーの両端部に設けられる両方の規制部に、ロータコアに設けられた隣接するマグネットの間と対応する位置に開口部を設ける点が異なる。他の構成は、上述した実施形態と同様である。
(First modification)
FIG. 11 is a perspective view showing a first modification of the present embodiment. This modified example has substantially the same configuration as that of the above-described embodiment, but openings are provided at positions corresponding to between adjacent magnets provided on the rotor core in both restricting parts provided on both ends of the rotor cover. The point to provide is different. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
図11に示すように、本変形例では、規制部20E1とは反対側であってロータコア6から突出する部分F、すなわち、折り曲げられて規制部20E2となる部分に、開口部22を設ける。開口部22は、ロータコア6に設けられた隣接するマグネット5の間と対応する部分に設けられる。これによって、ロータカバー20aがロータコア6に取り付けられた後、突出する部分Fがロータコア6の端部に向かって折り曲げられ、規制部20E2が形成されると、規制部20E2の開口部22は、ロータコア6に設けられた隣接するマグネット5の間に対向する。そして、開口部22は、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間を規制部20E2の外部とを連通する。このような構成により、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間は、規制部20E1の開口部21及び規制部20E2の開口部22によって、ロータカバー20aの外部と連通する。
As shown in FIG. 11, in the present modification, an
規制部20E1の開口部21から充填材を注入すると、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間の空気は、規制部20E2の開口部22から流出する。これによって、上述した実施形態のロータカバー20と比較して、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間内で充填材が流れやすくなるので、より短時間で充填材が前記空間内に行き渡る。その結果、ロータの製造時間が短縮されて、生産性が向上する。
When the filler is injected from the
(第2変形例)
図12は、本実施形態の第2変形例を示す斜視図である。図13は、本実施形態の第2変形例に係るロータの正面図である。ロータは、中心軸を含む平面に対して対称になるため、図13はロータの半分のみを示す。本変形例は、ロータカバー20の両端部に、複数の規制部を設ける点が異なる。
(Second modification)
FIG. 12 is a perspective view showing a second modification of the present embodiment. FIG. 13 is a front view of a rotor according to a second modification of the present embodiment. Since the rotor is symmetrical with respect to the plane containing the central axis, FIG. 13 shows only half of the rotor. This modification is different in that a plurality of restricting portions are provided at both ends of the
図12に示すように、ロータカバー20bの一方の端部には、複数の規制部20E1bが形成される。規制部20E1bは、ロータコア6の中心軸Zrに向かってロータカバー20bの一方の端部から延出している。複数の規制部20E1bは、ロータカバー20bの周方向に向かって所定の間隔を設けて配置される。図13に示すように、隣接する規制部20E1同士の間が開口部21bとなる。開口部21bは、ロータコア6の周方向に配列されるマグネット5のうち、隣接するマグネット5の間(図7のMで示す部分)と対応する部分に設けられる。また、規制部20E1bは、それぞれのマグネット5の位置に対応して形成されて、中心軸Zr方向におけるそれぞれのマグネット5の動きを規制する。
As shown in FIG. 12, a plurality of restricting portions 20E1b are formed at one end of the
上述した実施形態のロータカバー20の規制部20E1に設けられる開口部21は孔であり、その大きさは、規制部20E1の幅(ロータカバー20の径方向における寸法)に依存する。また、開口部21は穿孔によって形成されるので、形状にも制限がある。このように、上述した実施形態のロータカバー20では、開口部21の大きさ及び形状に制限がある。
The
本変形例では、規制部20E1bをロータカバー20bの周方向に複数形成するとともに、隣接する規制部20E1bの間を開口部21とする。このような構成により、開口部21bの大きさや形状は、上述した実施形態の開口部21よりも制限が少ない。このため、開口部21bの面積を大きくして、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間をより大きく開口させることができる。その結果、より大きい面積から充填材を前記空間へ注入できるので、充填材を注入する時間が短縮され、生産効率が向上する。また、前記空間の全体に、より充填材が行き渡りやすくなるので、より強固にマグネット5を固定できる。
In this modification, a plurality of restricting portions 20E1b are formed in the circumferential direction of the
図13に示すように、本変形例では、規制部20E1とは反対側であってロータコア6から突出する部分F、すなわち、折り曲げられて規制部20E2となる部分もロータカバー20bの周方向に向かって複数設ける。これによって、ロータカバー20bの規制部20E1が形成される側の端部とは反対側の端部には、複数の規制部20E2が形成される。規制部20E2bは、それぞれのマグネット5の位置に対応して形成されて、中心軸Zr方向におけるそれぞれのマグネット5の動きを規制する。また、隣接する規制部20E2の間に形成される開口部は、隣接するマグネット5の間と対応する部分に設けられる。
As shown in FIG. 13, in this modification, the portion F that protrudes from the
このような構成により、隣接するマグネット5と、ロータカバー20aと、ロータコア6とで囲まれる空間をより大きく開口させることができるので、充填材を注入する際には、前記空間における充填材がより流れやすくなる。その結果、充填材を注入する時間が短縮され、生産効率が向上し、また、前記空間の全体に、より充填材が行き渡りやすくなるので、より強固にマグネット5を固定できる。なお、本変形例では、両方の規制部20E1b、20E2bを複数設けたが、いずれか一方の規制部を複数設け、他方を環状の一体構成としてもよい。
With such a configuration, the space surrounded by the
(マグネットの配置例)
図14は、マグネットをスキュー配置した例を示す斜視図である。図15は、本実施形態に係るロータを構成するマグネットの配置例を示す平面図である。図16は、隣接するマグネット同士で形成される溝を示す平面図である。図17は、マグネットをスキュー配置したロータに充填材を注入した例を示す斜視図である。
(Example of magnet arrangement)
FIG. 14 is a perspective view showing an example in which magnets are skewed. FIG. 15 is a plan view showing an arrangement example of magnets constituting the rotor according to the present embodiment. FIG. 16 is a plan view showing a groove formed by adjacent magnets. FIG. 17 is a perspective view showing an example in which a filler is injected into a rotor in which magnets are skew-arranged.
上述した実施形態では、マグネットはロータコアの周方向に向かって所定間隔で配置されていたが、ロータコアの中心軸方向には一列である。本実施形態では、図14に示すロータ10cのように、ロータコア6の中心軸Zr方向に、マグネット5A、5B等を階段状に配置して、ロータコア6の中心軸Zr方向にも複数列のマグネット等が配置される。このようなマグネットの配置を、スキュー配置という。マグネットをスキュー配置することにより、モータのトルク変動を低減できる。
In the embodiment described above, the magnets are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor core, but are arranged in a row in the central axis direction of the rotor core. In the present embodiment, as in the
スキュー配列においては、例えば、図15に示すロータ10cのように、中心軸Zr方向に向かってマグネット5A、5B、5C、5Dを互いに周方向に対してずらして配列する。これによって、ロータ10cは、ロータコア6の中心軸Zr方向に向かって階段状に配置される。マグネット5A、5B、5C、5Dは、それぞれロータコア6の周方向に対して複数配置される。このため、周方向に隣接するマグネット5A、5Aの間、マグネット5B、5Bの間、マグネット5C、5Cの間、及びマグネット5D、5Dの間には、それぞれ溝40A、40B、40C、及び40Dが形成される。
In the skew arrangement, for example, like the
本実施形態では、図16に示すように、周方向に隣接するマグネット5A、5B同士等で形成される溝40A等が、一方の規制部20E1と他方の規制部20E2との間でつながって連続する。すなわち、隣接する溝40Aと溝40B同士、溝40Bと溝40C同士、溝40Cと溝40D同士は互いに重なり部を有してつながっており、規制部20E1と他方の規制部20E2との間では一つの溝として連続する。このような構造によって、規制部20E1に設けられる開口部21から注入された充填材Pは、溝40A、溝40B、溝40C、溝40Dを流れてすべての溝に行き渡る。
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, a
これによって、充填材Pが固化すると、図17に示すように、ロータコア6と、複数のマグネット5A、5B等と、ロータカバー20との間に固化した充填材(固化充填材)30が設けられる。このように、マグネットのスキュー配置においては、周方向に隣接するマグネット同士で形成される溝を、一方の規制部と他方の規制部との間で連続させることにより、マグネットをスキュー配置した場合でも、充填材をマグネット間に行き渡らせることができる。
Thus, when the filler P is solidified, a solidified filler (solidified filler) 30 is provided between the
(実施形態2)
図18は、実施形態2に係るロータの斜視図である。図19は、図18に示すロータカバーの断面図である。図20は、図19のX−X断面図である。図21は、実施形態2に係るロータをロータカバーに設けられる突起部の位置で切った断面図である。実施形態2は、実施形態1と略同様であるが、ロータカバーの側部には、この側部の内側に向かう突起部が、ロータコアの周方向におけるマグネットの配列間隔で設けられる点が異なる。他の構成は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 18 is a perspective view of a rotor according to the second embodiment. FIG. 19 is a cross-sectional view of the rotor cover shown in FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view of the rotor according to the second embodiment cut at the position of a protrusion provided on the rotor cover. The second embodiment is substantially the same as the first embodiment, except that the side portions of the rotor cover are provided with protrusions that are directed toward the inside of the side portions at intervals of the arrangement of magnets in the circumferential direction of the rotor core. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
図18に示すように、ロータ10dが備えるロータカバー20dは、側部20Sdに複数の突起部23を備える。この突起部23は、点状の突起部であり、ロータコア6に取り付けられる複数のマグネット5の間に対応する部分に設けられる。このため、中心軸Zrと平行な方向において、ロータカバー20dの規制部20E1に設けられるそれぞれの開口部21と、それぞれの突起部23とは同じ直線上にあり、ロータカバー20の周方向においては、それぞれの開口部21と、それぞれの突起部23とは同じ位置にある。
As illustrated in FIG. 18, the
図19、図20に示すように、ロータカバー20dの側部20Sdに設けられる突起部23は、側部20Sdの内部、すなわち、中心軸Zrに向かって突出する。ロータカバー20dは、非磁性材料の薄板で構成されるので、突起部23は、例えば、側部20Sdをポンチ等で塑性変形させて形成することができる。なお、突起部23の形成方法はこれに限定されるものではない。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
図21に示すように、ロータカバー20dは、隣接するマグネット5の間に突起部23が位置するように、ロータコア6に取り付けられる。これによって、ロータカバー20dによってロータコア6の周方向におけるマグネット5の位置決めをすることができるので、マグネット5を高精度に配置できる。また、図18に示すように、突起部23は、開口部21と周方向の位置が同一であるため、隣接するマグネット5の間に突起部23が設けられれば、隣接するマグネット5の間に開口部21が位置することになる。これによって、充填材を確実に隣接するマグネット5の間へ注入できる。
As shown in FIG. 21, the
図21に示すように、突起部23は、ロータコア6の周方向におけるマグネット5の配列間隔で設けられる。ここで、マグネット5の配列間隔は、マグネット5の周方向中央間の間隔であり、中心軸Zrを中心とした中心角で表すとθpmである。突起部23が配列される間隔は、中心軸Zrを中心とした中心角で表すとθptである。本実施形態では、θpm=θptとなるように突起部23が形成される。これによって、それぞれの突起部23を確実に隣接するマグネット5の間に配置できる。
As shown in FIG. 21, the
本実施形態において、ロータカバー20dをロータコア6に取り付ける場合、隣接するマグネット5の間に突起部23を合わせて、ロータカバー20dをロータコア6に差し込む。これによって、ロータコア6の周方向におけるマグネット5の位置が多少ずれていても、突起部23によって正しい位置に矯正される。特に、上述した図8−2に示すマグネットとロータコアとの取付構造においては、マグネット5がロータコア6の所定位置からずれやすい傾向にあるので、突起部23によるマグネット5の位置の矯正効果は有効である。なお、突起部23の寸法及び形状は、ロータコア6と隣接するマグネット5とロータカバー20dとで形成される空間における充填材の流れを考慮して決定することが好ましい(以下同様)。
In this embodiment, when attaching the
突起部は、点状の突起部を中心軸Zr方向に複数設けてもよいし、中心軸Zr方向に延在させてもよい。このようにすれば、中心軸Zr方向において、マグネット5の位置をより広い領域で規定できるので、マグネット5の位置ずれをより効果的に抑制できる。
The protrusion may be provided with a plurality of dot-like protrusions in the central axis Zr direction, or may extend in the central axis Zr direction. In this way, since the position of the
(変形例)
図22は、実施形態2の変形例に係るロータカバーの斜視図である。図23は、実施形態2の変形例に係るロータを構成するマグネットの配置例を示す平面図である。図24は、隣接するマグネット同士で形成される溝を示す平面図である。本変形例は、マグネットをスキュー配置した場合においてロータカバーに突起部を設けたものである。
(Modification)
FIG. 22 is a perspective view of a rotor cover according to a modification of the second embodiment. FIG. 23 is a plan view illustrating an arrangement example of magnets constituting a rotor according to a modification of the second embodiment. FIG. 24 is a plan view showing a groove formed by adjacent magnets. In this modification, a protrusion is provided on the rotor cover when the magnet is skewed.
図23に示すように、マグネット5A、5B、5C、5Dがスキュー配置されている場合、周方向に隣接するマグネット5A、5Aの間、マグネット5B、5Bの間、マグネット5C、5Cの間、マグネット5D、5Dの間には、それぞれ溝40A、40B、40C、40Dが形成される。図22に示すように、本変形例では、それぞれの溝40A、40B、40C、40Dに対応して、ロータカバー20dの側部20Sdに突起部23A、23B、23C、23Dが設けられる。
As shown in FIG. 23, when the
それぞれの突起部23A、23B、23C、23Dが配列される間隔は、それぞれの溝40A、40B、40C、40Dが配列される間隔、すなわち、マグネット5A、5B、5C、5Dが配列される間隔と同一である。上述したように、スキュー配列においては、充填材の注入を考慮して、溝40A、溝40B、溝40C、溝40Dがつながっている。このため、図23に示すように、図22に示すロータカバー20eをロータコアに取り付ける場合、突起部23D(他の突起部23A、23B、23Cも同様)は、溝40A、溝40B、溝40C、溝40Dを順に通過して、対応する溝40D内に収まる。
The intervals at which the
ロータカバー20eをロータコアに取り付ける場合、突起部23Dを溝40Aに差し込み、溝40Aと溝40Bとのつなぎ目でロータカバー20eをロータコアの周方向及び中心軸方向に動かす。これによって、突起部23Dを溝40Aから溝40Bへ移動させるとともに、次の突起部23Cを溝40Aに進入させる。この操作を順次繰り返して、すべての突起部23A、23B、23C、23Dを、それぞれ対応する溝40A、40B、40C、40D内に配置する。
When attaching the
ここで、隣接する溝間を移動する突起部23B、23C、23Dは、点状の突起部とすることが好ましい。これによって、突起部23B、23C、23Dは、隣接する溝間を移動しやすくなる。また、本変形例では、隣接する溝間を移動できるように、かつ、溝40A、40B、40C、40D内に充填材が確実に注入されるように、突起部23A、23B、23C、23Dの寸法、形状を設定することが好ましい。このように、本変形例によれば、マグネットをスキュー配列した場合でも、ロータカバー20eの側部20Seに設けられた突起部23A、23B、23C、23Dにより、ロータコアの周方向におけるそれぞれのマグネット5A、5B、5C、5Dの位置決めができる。
Here, the
(付記)
実施形態2及びその変形例から、次の発明が把握される。この発明は、円筒形状のロータコアと、当該ロータコアの外周部に設けられる複数のマグネットと、当該複数のマグネットの外周部に円筒形状の側部が配置され、かつ当該側部には、当該側部の内側に向かう突起部が、前記ロータコアの周方向における前記マグネットの配列間隔で設けられるロータカバーと、を含むことを特徴とするブラシレスモータ用ロータである。
(Appendix)
The following invention can be understood from the second embodiment and its modifications. The present invention includes a cylindrical rotor core, a plurality of magnets provided on an outer peripheral portion of the rotor core, a cylindrical side portion disposed on the outer peripheral portion of the plurality of magnets, and the side portion including the side portion And a rotor cover provided at intervals between the magnets in the circumferential direction of the rotor core.
ロータカバーをロータコアに設けたマグネットの外周部に配置する場合、円筒形状に形成されたロータカバーの一方の端部に形成される開口部を、ロータコアに差し込むことが一般的である。ロータカバーは、一般的に圧入や焼きばめでロータコアに取り付けられるので、ロータコアに取り付けたマグネットの位置ずれが発生すると、これを修復することは困難である。 When the rotor cover is disposed on the outer periphery of the magnet provided on the rotor core, an opening formed at one end of the cylindrically formed rotor cover is generally inserted into the rotor core. Since the rotor cover is generally attached to the rotor core by press-fitting or shrink-fitting, it is difficult to repair the displacement of the magnet attached to the rotor core.
そこで、この発明のように、ロータカバーに設けた突起部を隣接するマグネットの間に配置することで、マグネットの位置ずれ(特にロータコアの周方向における位置ずれ)が抑制される。その結果、ロータやこのロータを用いたブラシレスモータの製造においてはマグネットの位置ずれに起因する不良の発生を低減できるので、生産性が向上し、製造コストも低減される。 Thus, as in the present invention, by disposing the protrusions provided on the rotor cover between the adjacent magnets, the positional deviation of the magnet (particularly the positional deviation in the circumferential direction of the rotor core) is suppressed. As a result, in the manufacture of a rotor and a brushless motor using this rotor, it is possible to reduce the occurrence of defects due to magnet misalignment, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs.
以上のように、本発明に係るブラシレスモータ用ロータ、ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置、並びにブラシレスモータ用ロータの製造方法は、ロータコアにロータカバーが取り付けられるブラシレスモータに有用である。 As described above, the brushless motor rotor, the brushless motor and the electric power steering device, and the brushless motor rotor manufacturing method according to the present invention are useful for a brushless motor in which a rotor cover is attached to a rotor core.
1 モータ(ブラシレスモータ)
1S 回転軸
2A ハウジング
2Ab 底部
2B フロントブラケット
3、4 軸受
5、5A、5B、5C、5D マグネット
6 ロータコア
6T 突起部
6U 溝部
6h 端部
7 コア
7A 分割コア
8 励磁コイル
9 ステータ
10、10c、10d ロータ
11 インシュレータ
17 割ヨーク
18 ティース
20、20a、20b ロータカバー
20E1、20E1b、20E2、20E2b 規制部
20S、20Sd、20Se 側部
20T1、20T2 端部
21、21b、22 開口部
23、23A、23B、23C、23D 突起部
24A、24B 開口部
30 固化充填材
40A、40B、40C、40D 溝
100 電動パワーステアリング装置
111 減速装置
1 Motor (brushless motor)
1S
Claims (11)
当該ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、
当該複数のマグネットの外周部に円筒形状の側部が配置され、かつ当該側部の両端部には、前記ロータコアの中心軸方向への前記側部の動きを規制する規制部が設けられるとともに、少なくとも一方の規制部には、隣接する前記マグネットの間に対応する部分に開口部が形成されるロータカバーと、
を含み、
前記規制部は、前記側部の両端部から前記ロータコアの回転中心に向かって前記ロータコアの位置まで延出し、
前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間には、前記開口部から充填される充填材が設けられ、
前記開口部は、当該開口部の面積が、前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間に形成される空間の前記ロータコアの中心軸方向と垂直な断面の面積よりも小さく形成されたことを特徴とするブラシレスモータ用ロータ。 Rotor core,
A plurality of magnets provided on an outer peripheral portion of the rotor core and arranged in a circumferential direction of the rotor core;
Cylindrical side portions are arranged on the outer peripheral portions of the plurality of magnets, and both ends of the side portions are provided with restriction portions that restrict the movement of the side portions in the central axis direction of the rotor core, At least one of the restricting portions includes a rotor cover in which an opening is formed in a corresponding portion between the adjacent magnets;
Only including,
The restricting portion extends from both end portions of the side portion toward the rotation center of the rotor core to the position of the rotor core,
Between the rotor core, the plurality of magnets, and the rotor cover, a filler filled from the opening is provided,
The opening is formed such that an area of the opening is smaller than an area of a cross section perpendicular to a central axis direction of the rotor core in a space formed between the rotor core, the plurality of magnets, and the rotor cover. A rotor for a brushless motor.
当該ブラシレスモータ用ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されるステータ
と、
前記ステータを保持する筐体と、
を含むことを特徴とするブラシレスモータ。 The brushless motor rotor according to any one of claims 1 to 7 ,
A stator that is annularly arranged at a predetermined interval outside the brushless motor rotor;
A housing for holding the stator;
A brushless motor comprising:
前記規制部とは反対側の端部を折り曲げて、この折り曲げた部分が前記ロータコアの回転中心に向かって前記ロータコアの位置まで延出させる手順と、
前記ロータコアと、前記複数のマグネットと、前記ロータカバーとの間に形成される空間の前記ロータコアの中心軸方向と垂直な断面の面積よりも小さく開口され、かつ、隣接する前記マグネットの間に対応する部分に形成された前記開口部から前記空間に充填材を注入する手順と、
を含むことを特徴とするブラシレスモータ用ロータの製造方法。 A restricting portion having a plurality of openings formed in one end portion of the side portion of the cylindrical member extending from the one end portion of the side portion toward the position of the rotor core toward the rotation center of the rotor core and in the circumferential direction. a step of the rotor cover, attached to the rotor core in which a plurality of magnets on an outer peripheral portion having,
Bending the end opposite to the restricting portion, and extending the bent portion toward the rotor core toward the rotation center of the rotor core ; and
The space formed between the rotor core, the plurality of magnets, and the rotor cover is opened smaller than the area of the cross section perpendicular to the central axis direction of the rotor core, and corresponds between adjacent magnets. A procedure for injecting a filler into the space from the opening formed in the portion to be performed;
The manufacturing method of the rotor for brushless motors characterized by including these.
前記ロータカバーを前記ロータコアに取り付ける際には、隣接する前記マグネットの間に前記突起部を合わせて、前記ロータカバーを前記ロータコアに差し込む請求項10に記載のブラシレスモータ用ロータの製造方法。 The side portion is provided with protrusions directed toward the inside of the side portion at an arrangement interval of the magnets in the circumferential direction of the rotor core,
The method for manufacturing a brushless motor rotor according to claim 10 , wherein when the rotor cover is attached to the rotor core, the protrusion is aligned between the adjacent magnets, and the rotor cover is inserted into the rotor core.
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