JP5489224B2 - モータ、および、それを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータとともに回転するマグネットを備えるモータ、および、それを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ロータの回転角度に応じて巻線に供給する電力を制御するブラシレスモータなどには、回転角度を検出するための位置センサが備えられる。位置センサは、ロータと共に回転する部位にマグネットを取り付け、そのマグネットが発生する磁気をホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサが検出するタイプのものが一般に知られている。特許文献１に開示されるモータでは、マグネットは、保持装置（ホルダ）の内側に接着剤により接着され、当該ホルダを介してロータシャフトに取り付けられる。マグネットとホルダとを接着する接着剤が高温硬化型の場合、接着剤を硬化させるのに高温にする必要がある。また、接着剤が２液混合硬化型の場合、２液を混合する必要がある。

また、経年により接着剤が劣化すると、マグネットとホルダとの間の接着力が低下し、マグネットが位置ずれして検出精度を低下させるおそれがある。検出精度が低下すると、モータのトルクリップルの増大あるいは出力低下を招くおそれがある。特に、自動車用の電動パワーステアリング装置において操舵アシストトルクを発生するためのモータとして使用される場合、モータのトルクリップルが僅かでも増大すると操舵アシストトルクが増幅される結果、運転者はスムーズな操舵アシストトルクを得ることができないこととなる。

特表２００４−５３７０４８号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マグネットのホルダへの固定に接着剤を必要とせず、マグネットのホルダに対する位置ずれを長期に亘って防止可能なモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ステータと、ロータと、シャフトと、ホルダと、マグネットと、磁気センサと、を備える。ステータには、複数の巻線が巻回される。ロータは、ステータの径方向内側に回転可能に設けられる。シャフトは、ロータと同軸に設けられ、ロータとともに回転する。ホルダは、接続筒部、板部および収容筒部を有し、ロータおよびシャフトとともに回転する。接続筒部は、筒状に形成され、シャフトと同軸にシャフトの一端に接続するよう設けられる。板部は、接続筒部の一端から径方向外側へ延びるようにして形成されている。収容筒部は、板部の外縁端から筒状に延びるようにして形成されている。マグネットは、シャフト側に面する底面、シャフトとは反対側に面する頂面、および、底面と頂面とを接続する側面を有している。マグネットは、収容筒部の内側に設けられ、ロータ、シャフトおよびホルダとともに回転する。磁気センサは、マグネットと対向するようシャフトの軸方向に設けられ、マグネットが発生する磁気を検出することでロータの回転角度を検出する。

そして、本発明では、ホルダの収容筒部は、端部または内壁から内側へ向かって延びるよう、または、突出するよう塑性加工により形成されマグネットを係止することでマグネットの収容筒部からの脱落を規制可能な脱落規制部を有する。つまり、マグネットは、脱落規制部によりホルダに固定される。そのため、本発明では、マグネットをホルダに固定するための接着剤は不要である。これにより、製造コストの増大を抑制することができる。

また、接着剤を用いないため、経年後においてもマグネットは、脱落規制部によってホルダに固定された状態を良好に維持することができる。これにより、マグネットのホルダからの脱落、および、マグネットのホルダに対する位置ずれを長期に亘って防止することができる。そのため、ロータの回転角度の検出精度が向上する。したがって、モータのトルクリップルの増大あるいは出力低下を抑制することができる。

請求項２〜７に記載の発明は、請求項１に記載の発明をより具体的に例示するものである。
請求項２に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、収容筒部の板部とは反対側の端部から、収容筒部の内側へ向かって延びるよう形成されている。そして、脱落規制部は、マグネットの頂面を係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項３に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、収容筒部の板部とは反対側の端部から、収容筒部の内側かつ板部とは反対側の方向へ接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成されている。そして、脱落規制部は、マグネットの頂面と側面との境界である角部を係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項４に記載の発明では、マグネットは、角部が面取りされることにより形成される面取り部を有している。そして、脱落規制部は、マグネットの面取り部を係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項３に記載の発明では、マグネットの角部は面取りされていないため、脱落規制部が角部を係止するとき、角部に応力が集中することが懸念される。一方、請求項４に記載の発明では、脱落規制部は面取り部を係止するため、マグネットの角部に応力が集中するのを抑制することができる。これにより、脱落規制部によってマグネットの角部を係止する場合であっても、脱落規制部によるマグネットの欠けや削れ等を抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、収容筒部の板部とは反対側の端部から、収容筒部の内側かつ板部側の方向へ接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成されている。そして、脱落規制部は、マグネットの頂面を係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項６に記載の発明では、マグネットの側面には、シャフトとは反対側に面する係止面が形成されている。ホルダの脱落規制部は、収容筒部の内壁から、収容筒部の内側かつ板部側の方向へ接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成されている。そして、脱落規制部は、マグネットの係止面を係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項７に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、収容筒部の内壁から、収容筒部の内側へ向かって突出するよう形成され、マグネットの側面を所定の圧力で押圧することでマグネットを係止する。これにより、マグネットは、ホルダの収容筒部からの脱落が規制される。

請求項８に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、複数形成されている。したがって、ホルダからのマグネットの脱落を規制する効果をより高めることができる。
請求項９に記載の発明では、ホルダの脱落規制部は、互いに対向する位置に形成されている。そのため、マグネットは、脱落規制部によって係止されているとき、その位置が安定する。したがって、ホルダからのマグネットの脱落を規制する効果をより高めることができるとともに、磁気センサによるロータの回転角度の検出精度を向上することができる。

請求項１０に記載の発明では、モータケースと、半導体モジュールと、をさらに備えている。モータケースは、ステータおよびロータを収容する。半導体モジュールは、モータケースに当接するよう設けられ、複数の巻線へ供給する電力を切り替えるスイッチング素子を有する。つまり、本発明によるモータは、ステータおよびロータ等の駆動部と、当該駆動部の作動を制御する制御部とが一体となった構成のブラシレスモータである。ブラシレスモータでは、ロータの回転角度に応じて巻線に供給する電力を制御する。

本発明では、マグネットをホルダに固定するための接着剤は不要である。そのため、製造コストの増大を抑制することができ、かつ、経年後においてもマグネットは脱落規制部によってホルダに固定された状態を良好に維持することができる。これにより、マグネットのホルダからの脱落、および、マグネットのホルダに対する位置ずれを長期に亘って防止することができる。したがって、ロータの回転角度の検出精度が向上する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータを用いた電動パワーステアリング装置の発明である。本発明に用いられるモータは、マグネットのホルダからの脱落、および、マグネットのホルダに対する位置ずれを長期に亘って防止することができるため、ロータの回転角度の検出精度が高い。そのため、モータのトルクリップルの増大あるいは出力低下を抑制することができる。したがって、当該モータを用いた電動パワーステアリング装置において、運転者はスムーズな操舵アシストトルクを得ることができる。

本発明の第１実施形態によるモータを示す断面図。 （Ａ）は本発明の第１実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 （Ａ）は本発明の第２実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 （Ａ）は本発明の第３実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 （Ａ）は本発明の第４実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 （Ａ）は本発明の第５実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ｂ）を矢印Ｃ方向から見た斜視図。 （Ａ）は本発明の第６実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 （Ａ）は本発明の第７実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 本発明の第８実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図。 （Ａ）は本発明の第９実施形態によるモータのホルダ近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるモータを図１に示す。モータ１は、図示しない電動パワーステアリング装置に用いられ、運転者による操舵をアシストする。

モータ１は、ステータ２０、ロータ３０、シャフト４０、ホルダ５０、マグネット６０、磁気センサ１２、モータケース７０および半導体モジュール８０などを備えている。
ステータ２０は、複数の突極２１からなる。本実施形態では、６つの突極２１が等間隔で環状をなすよう配置されてステータ２０を構成している。突極２１は、磁性材料の薄板を積層してなる積層鉄心２３と、当該積層鉄心２３に径方向から嵌合される筒状のインシュレータ２４とを有している。インシュレータ２４には巻線２２が巻回されている。突極２１は、巻線２２に電力が供給されると磁力を生じる。

ロータ３０は、例えば鉄などの磁性材料で筒状に形成されている。ロータ３０は、ロータコア３１と、当該ロータコア３１の径方向外側に設けられる永久磁石３２とを有している。永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とがロータコア３１の周方向に交互に設けられている。

シャフト４０は、金属により棒状に形成され、ロータコア３１の中心軸上に形成された軸穴３３に圧入固定されている。
モータケース７０は、例えばアルミ等の金属により形成され、筒部７１、隔壁７２、ヒートシンク７３およびフレームエンド７４を有している。筒部７１は、略円筒状に形成されている。隔壁７２は、筒部７１の一方の端部から径方向内側へ延びるようにして形成されることで、当該端部を塞いでいる。ヒートシンク７３は、隔壁７２から筒部７１とは反対の方向へ略六角の筒状に延びるようにして立設されている。フレームエンド７４は、筒部７１の他方の端部を塞ぐようにして設けられている。

ステータ２０は、モータケース７０の筒部７１の内側に収容されている。ロータ３０は、ステータ２０の径方向内側に位置するよう、筒部７１の内側に収容されている。モータケース７０の隔壁７２およびフレームエンド７４の中央部には、それぞれ軸受け７５および軸受け７７が設けられている。軸受け７５および軸受け７７は、シャフト４０のロータ３０の軸方向両側を軸受けしている。これにより、ロータ３０は、シャフト４０、軸受け７５および軸受け７７を介し、モータケース７０に回転可能に支持されている。

ホルダ５０は、シャフト４０のヒートシンク７３側端部に固定されている。マグネット６０は、ホルダ５０に収容されるようにして固定されている。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０、シャフト４０およびロータ３０とともに回転可能である。ホルダ５０およびマグネット６０のシャフト４０への固定については、後に詳述する。

半導体モジュール８０は、スイッチング素子（図示せず）および当該スイッチング素子に接続する端子８１および制御端子８２を有している。スイッチング素子は、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の半導体素子であり、巻線２２に供給する電力を切り替える。スイッチング素子、端子８１および制御端子８２は、樹脂によりモールドされている。端子８１は、巻線２２に電力を供給するための取出線２５に接続している。スイッチング素子は、作動時、熱を発生する。半導体モジュール８０は、当該熱が伝達する放熱面が、ヒートシンク７３の側壁面７８に当接するようにして設けられている。これにより、スイッチング素子から発生する熱は、ヒートシンク７３を経由して放熱される。本実施形態では、半導体モジュール８０は、突極２１の数に対応して６個設けられている。

モータケース７０には、隔壁７２からヒートシンク７３と同じ方向へ延びるようにして形成される支柱７６が設けられている。支柱７６には、基板１３がねじ１４により固定されている。磁気センサ１２は、シャフト４０に固定されたマグネット６０に対向するよう、基板１３のシャフト４０側の面に設けられている。磁気センサ１２は、例えば磁気抵抗素子（ＭＲ素子）やホール素子などの磁気検出素子を有している。これにより、磁気センサ１２は、マグネット６０が発生する磁気を検出することでロータ３０の回転角度を検出可能である。

基板１３の磁気センサ１２とは反対側の面には、マイコン等の電子部品（図示せず）が実装されている。当該電子部品は、半導体モジュール８０の制御端子８２および磁気センサ１２に接続されている。そして、当該電子部品は、磁気センサ１２で検出したロータ３０の回転角度等に基づき、半導体モジュール８０のスイッチング素子による電力の切り替えを制御する。複数の巻線２２に供給する電力を順次切り替えると、ステータ２０は回転磁界を生じ、これに伴い、ロータ３０が回転する。このロータ３０の回転力は、シャフト４０のマグネット６０とは反対側の端部から出力され、電動パワーステアリング装置における駆動力（運転者の操舵をアシストする力）となる。

本実施形態では、ヒートシンク７３の内側に、シャフト４０を取り囲むようにして６個のコンデンサ１５が設けられている。各コンデンサ１５は、各半導体モジュール８０に接続されている。コンデンサ１５は、半導体モジュール８０のスイッチング作動時に生じるサージ電圧を吸収する。また、ヒートシンク７３の内側には、トロイダル形状のコアを有するチョークコイル１６が設けられている。チョークコイル１６は、内側にシャフト４０が挿通された状態で設けられている。チョークコイル１６は、電源ノイズを低減する。このように、複数のコンデンサ１５およびチョークコイル１６を、ヒートシンク７３の内側に形成される空間に効率的に配置することにより、モータ１の小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、モータケース７０のフレームエンド７４とは反対側には有底筒状のカバー１７が設けられ、半導体モジュール８０および基板１３等を保護している。

本実施形態のモータ１は、３相２系統駆動のブラシレスモータである。すなわち、各半導体モジュール８０のそれぞれがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し、３個１組の半導体モジュール８０で１系統を構成している。また、モータ１は、ステータ２０およびロータ３０等の駆動部と、当該駆動部の作動を制御する電子部品および半導体モジュール８０等の制御部とが一体となった構成のモータである。そのため、モータ１は、例えば制御部が駆動部とは別体で設けられるようなモータと比べ、車両等におけるモータ全体（駆動部および制御部）の設置スペースを小さくすることができる。なお、本実施形態では、モータケース７０の隔壁７２が駆動部領域と制御部領域とを区画している。

次に、ホルダ５０およびマグネット６０のシャフト４０への固定等について、図２を用いて説明する。なお、図２では、各部材の寸法を実際よりも誇張して示している。
ホルダ５０は、鋼材などから形成される。ホルダ５０は、接続筒部５１、環状板部５２および収容筒部５３を有している。図２（Ａ）に示すように、接続筒部５１は、筒状に形成され、内壁がシャフト４０の一端の外壁に嵌合するよう設けられている。すなわち、接続筒部５１は、シャフト４０と同軸に、シャフト４０の一端に接続するよう設けられている。環状板部５２は、接続筒部５１の一端から径方向外側へ環状に延びるようにして形成されている。収容筒部５３は、環状板部５２の外縁端から筒状に延びるようにして形成されている。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、収容筒部５３は、接続筒部５１の軸方向から見たときの形状が略矩形となるよう形成されている。また、環状板部５２も、収容筒部５３の形状に対応し、接続筒部５１の軸方向から見たときの形状が略矩形となるよう形成されている。つまり、収容筒部５３は矩形筒状であり、環状板部５２は矩形板状である。ここで、環状板部５２は、特許請求の範囲における「板部」に対応している。

マグネット６０は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、略直方体状に形成されている。本実施形態では、マグネット６０は、ネオジボンド磁石であり、図２（Ｂ）に示すように長手方向の端部のそれぞれがＮ極またはＳ極に着磁されている。マグネット６０は、ホルダ５０の収容筒部５３の内側に収容されている。なお、本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりもやや小さく、または、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅と概ね同等に設定されている。

また、マグネット６０は、略直方体状に形成されているため、１つの底面６１、１つの頂面６２、および、４つの側面６３を有している。底面６１はシャフト４０側に面し、頂面６２はシャフト４０とは反対側に面している。４つの側面６３は、それぞれ、底面６１と頂面６２とを接続している。これにより、頂面６２と側面６３との間に、頂面６２と側面６３との境界である角部６４が形成されている。角部６４は、側面６３に対応し４箇所に形成されている。

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ホルダ５０の収容筒部５３の環状板部５２とは反対側の端部に４つの脱落規制部５３１が形成されている。本実施形態では、脱落規制部５３１は、収容筒部５３の環状板部５２とは反対側の端部から、収容筒部５３の内側へ向かって延びるよう形成されている。脱落規制部５３１は、マグネット６０の頂面６２を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０からの脱落が規制されている。なお、本実施形態では、脱落規制部５３１は、互いに対向する位置に形成されている。

次に、第１実施形態におけるマグネット６０のホルダ５０への組み付け方法を説明する。
（挿入工程）
脱落規制部５３１が接続筒部５１の軸方向に延びた状態の収容筒部５３の内側にマグネット６０を挿入する。

（かしめ工程）
脱落規制部５３１を収容筒部５３の内側に折り曲げることでマグネット６０をかしめる。これにより、脱落規制部５３１は、マグネット６０の頂面６２を係止した状態となる。
上記工程を経ることにより、マグネット６０およびホルダ５０は図２（Ａ）および（Ｂ）に示す状態、すなわち、マグネット６０がホルダ５０に組み付けられて固定された状態となる。

上述のように、本実施形態では、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりもやや小さく、または、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅と概ね同等に設定されている。そのため、マグネット６０の組み付け（挿入工程）時はマグネット６０を収容筒部５３の内側に容易に挿入することができ、組み付け後はマグネット６０のホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態では、ホルダ５０の収容筒部５３は、マグネット６０を係止することでマグネット６０の収容筒部５３からの脱落を規制可能な脱落規制部５３１を有する。つまり、マグネット６０は、脱落規制部５３１によりホルダ５０に固定される。そのため、本実施形態では、マグネット６０をホルダ５０に固定するための接着剤は不要である。これにより、製造コストの増大を抑制することができる。

また、接着剤を用いないため、経年後においてもマグネット６０は、脱落規制部５３１によってホルダ５０に固定された状態を良好に維持することができる。これにより、マグネット６０のホルダ５０からの脱落、および、マグネット６０のホルダ５０に対する位置ずれを長期に亘って防止することができる。そのため、ロータ３０の回転角度の検出精度が向上する。したがって、モータ１のトルクリップルの増大あるいは出力低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、脱落規制部５３１は、収容筒部５３の環状板部５２とは反対側の端部から、収容筒部５３の内側へ向かって延びるよう形成されている。脱落規制部５３１は、マグネット６０の頂面６２を係止する。本実施形態では、脱落規制部５３１は、複数形成されている。したがって、ホルダ５０からのマグネット６０の脱落を規制する効果をより高めることができる。また、脱落規制部５３１は、互いに対向する位置に形成されている。そのため、マグネット６０は、脱落規制部５３１によって係止されているとき、その位置が安定する。したがって、ホルダ５０からのマグネット６０の脱落を規制する効果をより高めることができるとともに、磁気センサ１２によるロータ３０の回転角度の検出精度を向上することができる。

また、本実施形態では、モータケース７０および半導体モジュール８０を備えている。モータケース７０は、ステータ２０およびロータ３０を収容する。半導体モジュール８０は、モータケース７０に当接するよう設けられ、複数の巻線２２へ供給する電力を切り替えるスイッチング素子を有する。つまり、本実施形態によるモータ１は、ステータ２０およびロータ３０等の駆動部と、当該駆動部の作動を制御する制御部とが一体となった構成のブラシレスモータである。ブラシレスモータ（モータ１）では、ロータ３０の回転角度に応じて巻線２２に供給する電力を制御する。本実施形態では、マグネット６０をホルダ５０に固定するための接着剤は不要である。そのため、製造コストの増大を抑制することができ、かつ、経年後においてもマグネット６０は脱落規制部５３１によってホルダ５０に固定された状態を良好に維持することができる。これにより、マグネット６０のホルダ５０からの脱落、および、マグネット６０のホルダ５０に対する位置ずれを長期に亘って防止することができる。したがって、ロータ３０の回転角度の検出精度が向上する。

また、本実施形態のモータ１は、電動パワーステアリング装置に用いられる。本実施形態によるモータ１は、マグネット６０のホルダ５０からの脱落、および、マグネット６０のホルダ５０に対する位置ずれを長期に亘って防止することができるため、ロータ３０の回転角度の検出精度が高い。そのため、モータ１のトルクリップルの増大あるいは出力低下を抑制することができる。したがって、モータ１を用いた電動パワーステアリング装置において、運転者はスムーズな操舵アシストトルクを得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるモータについて、図３に基づいて説明する。第２実施形態は、マグネットの大きさ、および、ホルダの一部の形状等が第１実施形態と異なるのみで、その他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。

第２実施形態では、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、ホルダ５０の収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりも小さく設定されている。そのため、マグネット６０が収容筒部５３の内側に収容された状態では、マグネット６０の外壁と収容筒部５３の内壁との間に所定の大きさの隙間が形成される。また、マグネット６０の側面６３の高さ（底面６１と頂面６２との間の長さ）は、収容筒部５３の内壁の高さよりも大きく設定されている。

ホルダ５０の脱落規制部５３２は、収容筒部５３の環状板部５２とは反対側の端部から、収容筒部５３の内側かつ環状板部５２とは反対側の方向へ延びるよう形成されている。つまり、脱落規制部５３１は、接続筒部５１の軸に対して傾斜するよう形成されている。本実施形態では、脱落規制部５３２は、４つ形成されている。脱落規制部５３２は、互いに対向する位置に形成されている。脱落規制部５３２は、マグネット６０の角部６４を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれ、ならびに、ホルダ５０からの脱落が規制されている。
マグネット６０のホルダ５０への組み付け方法については、第１実施形態で示した方法と同様である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるモータについて、図４に基づいて説明する。第３実施形態は、マグネットの一部の形状が第２実施形態と異なるのみで、その他の構成は第２実施形態と実質的に同一である。

第３実施形態では、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、マグネット６０は、角部６４が面取りされることにより面取り部６４１を有している。面取り部６４１は、角部６４に対応し４箇所に形成されている。ホルダ５０の脱落規制部５３２は、マグネット６０の角部６４に形成された面取り部６４１を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれ、ならびに、ホルダ５０からの脱落が規制されている。

上述の第２実施形態では、マグネット６０の角部６４は面取りされていないため、脱落規制部５３２が角部６４を係止するとき、角部６４に応力が集中することが懸念される。一方、第３実施形態では、脱落規制部５３２は面取り部６４１を係止するため、マグネット６０の角部６４（面取り部６４１）に応力が集中するのを抑制することができる。これにより、脱落規制部５３２によってマグネット６０の角部６４を係止する場合であっても、脱落規制部５３２によるマグネット６０の欠けや削れ等を抑制することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるモータについて、図５に基づいて説明する。第４実施形態は、ホルダの一部の形状等が第２実施形態と異なるのみで、その他の構成は第２実施形態と実質的に同一である。

第４実施形態では、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第２実施形態と同様、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、ホルダ５０の収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりも小さく設定されている。そのため、マグネット６０が収容筒部５３の内側に収容された状態では、マグネット６０の外壁と収容筒部５３の内壁との間に所定の大きさの隙間が形成される。第４実施形態では、マグネット６０の側面６３の高さ（底面６１と頂面６２との間の長さ）は、収容筒部５３の内壁の高さよりも小さく設定されている。

ホルダ５０の脱落規制部５３４は、収容筒部５３の環状板部５２とは反対側の端部から、収容筒部５３の内側かつ環状板部５２側の方向へ延びるよう形成されている。つまり、脱落規制部５３４は、接続筒部５１の軸に対して傾斜するよう形成されている。本実施形態では、脱落規制部５３４は、４つ形成されている。脱落規制部５３４は、互いに対向する位置に形成されている。脱落規制部５３４は、マグネット６０の頂面６２を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０からの脱落が規制されている。

次に、第４実施形態におけるマグネット６０のホルダ５０への組み付け方法を説明する。
（折り曲げ工程）
接続筒部５１の軸方向に延びた状態の脱落規制部５３４を、収容筒部５３の内側に折り曲げ、収容筒部５３の内側かつ環状板部５２側の方向へ延びて接続筒部５１の軸に対して傾斜した状態にする。

（挿入工程）
収容筒部５３の内側にマグネット６０を挿入する。このとき、脱落規制部５３４は、マグネット６０の側面６３に押されて弾性変形するものの、マグネット６０の底面６１が環状板部５２に当接した時点で復元し、マグネット６０の頂面６２を係止した状態となる。

上記工程を経ることにより、マグネット６０およびホルダ５０は図５（Ａ）および（Ｂ）に示す状態、すなわち、マグネット６０がホルダ５０に固定された状態となる。
このように、本実施形態では、マグネット６０は、挿入工程においてスナップフィット（脱落規制部５３４が弾性変形および復元すること）によりホルダ５０に組み付けられる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるモータについて、図６に基づいて説明する。第５実施形態は、マグネットの形状、および、ホルダの脱落規制部の形成される位置等が第２実施形態と異なるのみで、その他の構成は第２実施形態と実質的に同一である。

第５実施形態では、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、マグネット６０の底面６１は、頂面６２よりも大きく形成されている。これにより、マグネット６０の側面６３には、シャフト４０とは反対側に面する環状の係止面６５が形成されている。また、接続筒部５１の軸方向から見たときの底面６１の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりもやや小さく、または、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅と概ね同等に設定されている。

ホルダ５０の脱落規制部５３５は、図６（Ｃ）に示すように、収容筒部５３を切り欠くことにより形成されている。脱落規制部５３５は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、収容筒部５３の内壁から、収容筒部５３の内側かつ環状板部５２側の方向へ延びるよう形成されている。つまり、脱落規制部５３５は、接続筒部５１の軸に対して傾斜するよう形成されている。本実施形態では、脱落規制部５３５は、４つ形成されている。脱落規制部５３５は、互いに対向する位置に形成されている。脱落規制部５３５は、マグネット６０の係止面６５を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０からの脱落が規制されている。

次に、第５実施形態におけるマグネット６０のホルダ５０への組み付け方法を説明する。
（折り曲げ工程）
収容筒部５３を切り欠くことにより形成した脱落規制部５３５を、収容筒部５３の内側に折り曲げ、収容筒部５３の内側かつ環状板部５２側の方向へ延びて接続筒部５１の軸に対して傾斜した状態にする。

（挿入工程）
収容筒部５３の内側にマグネット６０を挿入する。このとき、脱落規制部５３５は、マグネット６０の底面６１側の側面６３に押されて弾性変形するものの、マグネット６０の底面６１が環状板部５２に当接した時点で復元し、マグネット６０の係止面６５を係止した状態となる。

上記工程を経ることにより、マグネット６０およびホルダ５０は図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す状態、すなわち、マグネット６０がホルダ５０に固定された状態となる。
このように、本実施形態では、マグネット６０は、挿入工程においてスナップフィット（脱落規制部５３５が弾性変形および復元すること）によりホルダ５０に組み付けられる。

上述のように、本実施形態では、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の底面６１の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりもやや小さく、または、収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅と概ね同等に設定されている。そのため、マグネット６０の組み付け（挿入工程）時はマグネット６０を収容筒部５３の内側に容易に挿入することができ、組み付け後はマグネット６０のホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれを抑制することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態によるモータについて、図７に基づいて説明する。第６実施形態は、ホルダの脱落規制部の形状および形成される位置等が第２実施形態と異なるのみで、その他の構成は第２実施形態と実質的に同一である。

第６実施形態では、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、接続筒部５１の軸方向から見たときのマグネット６０の長手方向の幅および短手方向の幅は、それぞれ、ホルダ５０の収容筒部５３の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅よりも小さく設定されている。そのため、マグネット６０が収容筒部５３の内側に収容された状態では、マグネット６０の外壁と収容筒部５３の内壁との間に所定の大きさの隙間が形成される。

ホルダ５０の脱落規制部５３６は、収容筒部５３の内壁から、収容筒部５３の内側へ向かって突出するよう形成されている。本実施形態では、脱落規制部５３６は、６つ形成されている。脱落規制部５３６は、互いに対向する位置に形成されている。脱落規制部５３６は、収容筒部５３の環状板部５２とは反対側において、接続筒部５１の軸方向へ延びるようにして形成されている。脱落規制部５３６は、マグネット６０の側面６３を所定の圧力で押圧することでマグネット６０を係止している。これにより、マグネット６０は、ホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれ、ならびに、ホルダ５０からの脱落が規制されている。

次に、第６実施形態におけるマグネット６０のホルダ５０への組み付け方法を説明する。
（挿入工程）
脱落規制部５３６が形成されていない状態の収容筒部５３の内側にマグネット６０を挿入する。

（脱落規制部形成工程）
所定の長さの凸条部を有する治具を収容筒部５３の外壁に押し当てることで脱落規制部５３６を形成し、マグネット６０をかしめる。これにより、脱落規制部５３６は、マグネット６０の側面６３を所定の圧力で押圧することでマグネット６０を係止した状態となる。
上記工程を経ることにより、マグネット６０およびホルダ５０は図７（Ａ）および（Ｂ）に示す状態、すなわち、マグネット６０がホルダ５０に組み付けられて固定された状態となる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態によるモータについて、図８に基づいて説明する。第７実施形態は、ホルダの脱落規制部の形成される位置等が第６実施形態と異なるのみで、その他の構成は第６実施形態と実質的に同一である。

第７実施形態では、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ホルダ５０の脱落規制部５３７は、収容筒部５３の環状板部５２側において、接続筒部５１の軸方向へ延びるようにして形成されている。脱落規制部５３７は、マグネット６０の側面６３を所定の圧力で押圧することでマグネット６０を係止している。これにより、マグネット６０は、第６実施形態と同様、ホルダ５０に対する長手方向および短手方向の位置ずれ、ならびに、ホルダ５０からの脱落が規制されている。
マグネット６０のホルダ５０への組み付け方法については、第６実施形態で示した方法と同様である。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態によるモータについて、図９に基づいて説明する。第８実施形態は、ホルダの接続筒部とシャフトとの接続方法が第１実施形態と異なるのみで、その他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。つまり、第８実施形態は、第１実施形態の変形例である。

第８実施形態では、ホルダ５０の接続筒部５１は、環状板部５２とは反対側の端部を塞ぐ底部５１１を有している。ホルダ５０は、底部５１１がねじ１８によりシャフト４０の端部に固定されることによって、シャフト４０に取り付けられている。その他の構成、および、マグネット６０のホルダ５０への組み付け方法については、第１実施形態と同様である。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態によるモータについて、図１０に基づいて説明する。第９実施形態は、ホルダの収容筒部および環状板部、ならびに、マグネットの形状が第１実施形態と異なるのみで、その他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。つまり、第９実施形態は、第１実施形態の変形例である。

第９実施形態では、図１０（Ｂ）に示すように、収容筒部５３は、接続筒部５１の軸方向から見たときの形状が略円形となるよう形成されている。また、環状板部５２も、収容筒部５３の形状に対応し、接続筒部５１の軸方向から見たときの形状が略円形となるよう形成されている。つまり、収容筒部５３は円筒状であり、環状板部５２は円形板状である。マグネット６０の外径は、収容筒部５３の内径よりもやや小さく、または、収容筒部５３の内径と概ね同等に設定されている。また、マグネット６０は、径方向の端部のそれぞれがＮ極またはＳ極に着磁されている。その他の構成、および、マグネット６０のホルダ５０への組み付け方法については、第１実施形態と同様である。すなわち、ホルダ５０の脱落規制部５３１は、マグネット６０の頂面６２を係止している。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、上述の第２〜７実施形態で示したホルダの接続筒部とシャフトとの接続方法を、第８実施形態で示した接続方法としてもよい。つまり、接続筒部のシャフトへの接続については、嵌合に限らず、ねじ等その他の如何なる方法による接続としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、上述の第２〜８実施形態で示したホルダの収容筒部および環状板部、ならびに、マグネットの形状を、第９実施形態で示した形状としてもよい。つまり、ホルダの収容筒部および環状板部、ならびに、マグネットは、接続筒部の軸方向から見たときの形状は、矩形および円形に限らず、多角形等、如何なる形状であってもよい。また、マグネットは、ネオジボンド磁石に限らず、フェライト磁石等であってもよい。また、磁石の極数は２極に限らず、多極磁石であってもよい。

上述の実施形態では、ホルダの収容筒部に脱落規制部が複数形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、脱落規制部は１つ形成されることとしてもよい。また、脱落規制部が複数形成される場合であっても、脱落規制部は、互いに対向しない位置に形成されることとしてもよい。さらに、脱落規制部のマグネットの頂面方向の幅は、任意の大きさに設定してもよい。

上述の第４実施形態では、折り曲げ工程の後に挿入工程を実施し、スナップフィットによりマグネットをホルダに組み付ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、先に挿入工程を実施し、その後、折り曲げ工程を実施することとしてもよい。この手順ではスナップフィットによる組み付けは行われないが、この手順で組み付ける場合は、接続筒部の軸方向から見たときのマグネットの長手方向の幅および短手方向の幅を、それぞれ、収容筒部の長手方向の内壁の幅および短手方向の内壁の幅と概ね同等に設定することができる。これにより、組み付け後においては、マグネットのホルダに対する長手方向および短手方向の位置ずれを抑制することができる。
同様に、上述の第５実施形態では折り曲げ工程の後に挿入工程を実施する例を示したが、本発明の他の実施形態では、先に挿入工程を実施し、その後、折り曲げ工程を実施することとしてもよい。

また、上述の第５実施形態では、マグネットの側面に、シャフトとは反対側に面する環状の係止面が形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えばマグネットの側面の一部を窪ませることで、シャフトとは反対側に面する係止面を形成し、当該係止面を脱落規制部により係止する構成としてもよい。

上述の第６、７実施形態では、挿入工程の後に脱落規制部形成工程を実施する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、先に脱落規制部形成工程を実施し、その後、挿入工程を実施することとしてもよい。すなわち、先にホルダの収容筒部に脱落規制部を形成しておき、その後、収容筒部にマグネットを挿入することで脱落規制部によりマグネットの側面が係止されるのである。なお、この手順で組み付ける場合は、治具を収容筒部の外壁に押し当てることにより脱落規制部を形成するに限らず、切削あるいは型抜き等、如何なる方法により脱落規制部を形成してもよい。また、第６、７実施形態における脱落規制部を第１〜５、８、９実施形態のホルダに形成してもよい。このように、本発明では、阻害要因がない限り、各実施形態の脱落規制部を組み合わせることができる。

また、第１〜５、８、９実施形態において、環状板部からマグネット側に延びるようにして形成され弾性変形することでマグネットを軸方向に押圧可能な切り起こし片等の弾性突出部を設けてもよい。これにより、マグネットは、脱落規制部と弾性突出部とで挟圧され、一層確実に軸方向に保持される。
本発明は、磁気センサ以外の制御部と駆動部とが別体のブラシレスモータに適用することができる。また、ブラシレスモータに限らず、ロータの回転角度を検出するブラシ付きモータに適用することもできる。
また、本発明のモータは、電動パワーステアリング装置に限らず、種々の装置または機器類に用いることができる。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・モータ
１２ ・・・磁気センサ
２０ ・・・ステータ
２２ ・・・巻線
３０ ・・・ロータ
４０ ・・・シャフト
５０ ・・・ホルダ
５１ ・・・接続筒部
５２ ・・・環状板部
５３ ・・・収容筒部
５３１、５３２、５３４、５３５、５３６、５３７ ・・・脱落規制部
６０ ・・・マグネット
６１ ・・・底面
６２ ・・・頂面
６３ ・・・側面

Claims (11)

1. 複数の巻線が巻回されるステータと、
   前記ステータの径方向内側に回転可能に設けられるロータと、
   前記ロータと同軸に設けられ、前記ロータとともに回転するシャフトと、
   前記シャフトと同軸に前記シャフトの一端に接続するよう設けられる筒状の接続筒部、当該接続筒部の一端から径方向外側へ延びる板部、および、当該板部の外縁端から筒状に延びる収容筒部を有し、前記ロータおよび前記シャフトとともに回転するホルダと、
   前記シャフト側に面する底面、前記シャフトとは反対側に面する頂面、および、前記底面と前記頂面とを接続する側面を有し、前記収容筒部の内側に設けられ、前記ロータ、前記シャフトおよび前記ホルダとともに回転するマグネットと、
   前記マグネットと対向するよう前記シャフトの軸方向に設けられ、前記マグネットが発生する磁気を検出することで前記ロータの回転角度を検出する磁気センサと、を備え、
   前記収容筒部は、端部または内壁から内側へ向かって延びるよう、または、突出するよう塑性加工により形成され前記マグネットを係止することで前記マグネットの前記収容筒部からの脱落を規制可能な脱落規制部を有することを特徴とするモータ。
2. 前記脱落規制部は、前記収容筒部の前記板部とは反対側の端部から、前記収容筒部の内側へ向かって延びるよう形成され、前記マグネットの前記頂面を係止することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記脱落規制部は、前記収容筒部の前記板部とは反対側の端部から、前記収容筒部の内側かつ前記板部とは反対側の方向へ前記接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成され、前記マグネットの前記頂面と前記側面との境界である角部を係止することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
4. 前記マグネットは、前記角部が面取りされることにより形成される面取り部を有し、
   前記脱落規制部は、前記マグネットの前記面取り部を係止することを特徴とする請求項３に記載のモータ。
5. 前記脱落規制部は、前記収容筒部の前記板部とは反対側の端部から、前記収容筒部の内側かつ前記板部側の方向へ前記接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成され、前記マグネットの前記頂面を係止することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
6. 前記マグネットの側面には、前記シャフトとは反対側に面する係止面が形成され、
   前記脱落規制部は、前記収容筒部の内壁から、前記収容筒部の内側かつ前記板部側の方向へ前記接続筒部の軸に対して傾斜して延びるよう形成され、前記マグネットの前記係止面を係止することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
7. 前記脱落規制部は、前記収容筒部の内壁から、前記収容筒部の内側へ向かって突出するよう形成され、前記マグネットの前記側面を所定の圧力で押圧することで前記マグネットを係止することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
8. 前記脱落規制部は、複数形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ。
9. 前記脱落規制部は、互いに対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
10. 前記ステータおよび前記ロータを収容するモータケースと、
    前記モータケースに当接するよう設けられ、前記複数の巻線へ供給する電力を切り替えるスイッチング素子を有する半導体モジュールと、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータを用いた電動パワーステアリング装置。

Images