JP5543016B2

JP5543016B2 - モータ

Info

Publication number: JP5543016B2
Application number: JP2013506816A
Authority: JP
Inventors: 友邦加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: WO2012131750A1; US20130270972A1; DE112011105092T5; US9257885B2; JPWO2012131750A1

Description

この発明は、モータ回転子と、モータ回転子の回転位置を検出するセンサ用のマグネットアッシとを備えたモータに関するものである。

従来から、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブ用モータ等のモータでは、位置検出ホールセンサによってモータ回転子の回転位置を高精度に検出するため、モータ回転子と、位置検出ホールセンサ用のマグネットアッシとをガタ無く締結している。具体的には、まず、マグネットアッシに形成された締結孔にモータ回転子の上端部を圧入する。これにより、モータ回転子とマグネットアッシとの回り止め強度を確保することができる。次いで、モータ回転子からマグネットアッシの締結孔を介して突出した先端樹脂部に対して超音波かしめを行い、先端樹脂部を溶融させて、マグネットアッシの上部で蓋止めを行う。これにより、モータ回転子に対するマグネットアッシの軸方向への抜け止め強度を確保することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−４８９０４号公報

上記のように、特許文献１に開示された従来のモータでは、モータ回転子に対するマグネットアッシの抜け止め強度を確保するため、超音波かしめを行っている。この際、抜け止め強度を向上させるため、超音波かしめの樹脂溶着条件の最適化を実施している。しかしながら、超音波かしめでは溶着条件のロバスト性が小さく、超音波かしめを行った部位の強度に対する品質管理において、非常に大きな製造負荷を持たせることが必要となるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で製造負荷を低減させたうえで、モータ回転子とマグネットアッシとの締結を行うことができ、また、締結部分の強度の向上やガタの抑制を図ることができるモータを提供することを目的としている。

この発明に係るモータは、回り止めおよび抜け止め用の突起が形成されたローレット部を軸心方向に沿って表面に２箇所有し、モータ回転子とマグネットアッシとの間に埋め込まれて、モータ回転子とマグネットアッシとの締結を行うインサートナットを備え、インサートナットは、モータ回転子とマグネットアッシとの組み付け境界に、ローレット部間の凹部が位置し、インサートナットのネジ孔を、シャフトが係合されたモータ回転子の孔と外部空間とを連通する呼吸穴として利用するものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、簡易な構成で製造負荷を低減させたうえで、モータ回転子とマグネットアッシとの締結を行うことができ、また、締結部分の強度の向上やガタの抑制を図ることができる。また、シャフトの直動運動への負荷力の発生を回避することができる。

この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブ用モータの構成を示す断面図である。この発明の実施の形態１におけるインサートナットの構成を示す図である。この発明の実施の形態１におけるインサートナットによるモータ回転子とマグネットアッシとの締結部分を示す拡大断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
まず、ＥＧＲバルブ用モータ１の構成について説明する。
図１に示すように、ＥＧＲバルブ用モータ１のハウジング２内には、所定の極数に分極されたマグネット３１がインサート成形されたモータ回転子３と、モータ回転子３の外周に配置され、複数相のコイル４１が巻線されたコア４２からなるステータアッシ４とが設けられている。

また、モータ回転子３の軸心に形成された孔３２の下部には雌ネジ３３が形成され、
上部には後述するマグネットアッシ７と締結するための締結孔３２ａが形成されている。このモータ回転子３には、上部に雄ネジ５１が形成されたシャフト５が、雌ネジ３３を介して係合されている。また、モータ回転子３の上下両端には、モータ回転子３を回転自在に支承する軸受け６が設けられている。

また、モータ回転子３の上部には、マグネット７１がインサート成形されたマグネットアッシ７が取り付けられている。このマグネットアッシ７の軸心には、締結孔３２ａと略同径の締結孔７２が形成されている。また、マグネットアッシ７に対向して、複数の位置検出ホールセンサ８が設けられている。この位置検出ホールセンサ８は、マグネット７１からの磁力を検出することで、モータ回転子３の回転位置を検出する。

また、ハウジング２の上部には、位置検出ホールセンサ８による検出結果を外部制御装置（不図示）に出力し、この外部制御装置からの各コイル４１に対する電力を入力するコネクタ部９が設けられている。
なお、ハウジング２は、上部ハウジング２ａと下部ハウジング２ｂとに分割可能である。

このように構成されたＥＧＲバルブ用モータ１では、位置検出ホールセンサ８により検出されたモータ回転子３の回転位置に基づいて、外部制御装置で各コイル４１への電力供給が切り替えられる。そして、各コイル４１への電力供給に応じてコア４２が磁化され、マグネット３１の各分極間で吸引力と反発力が交互に発生することで、モータ回転子３が回転する。そして、モータ回転子３が回転することで、この回転力が雌ネジ３３・雄ネジ５１によって直動力に変換され、シャフト５が上下に移動する。

上記のように、位置検出ホールセンサ８は、マグネットアッシ７を介して、モータ回転子３の回転位置を検出している。しかしながら、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結部分に強度不足やガタが生じている場合、位置検出ホールセンサ８による検出結果と、実際のモータ回転子３の回転位置とに誤差が生じる恐れがある。この誤差を改善するためには、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結部分の強度の向上やガタの抑制が必要である。

そこで以下では、インサートナット１０を用いて、モータ回転子３とマグネットアッシ７とを締結する方法について説明する。
インサートナット１０は熱圧入等による埋め込み式の筒状部材である。図２，３に示すように、インサートナット１０の表面には、軸心方向に沿って所定の間隔（例えば２〜３ｍｍ間隔）でローレット部１０１が環状に形成され、雌ネジ穴１０２が形成されている。ローレット部１０１の表面には、図２に示すように、埋め込み後の抜け止めおよび回り止め用のスパイラル状の突起１０３が形成されている。また、上下のローレット部１０１の間には、このローレット部１０１に対して小径の凹部１０４が環状に形成されている。
なお、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結に用いるインサートナット１０では、マグネット７１による磁場を乱すことがないように、非磁性体のものを用いる。

上記のようなインサートナット１０を用いてモータ回転子３とマグネットアッシ７との締結を行う場合、まず、モータ回転子３の上部に、軸心を合わせてマグネットアッシ７を配置する。次いで、マグネットアッシ７の締結孔７２の上部にインサートナット１０を配置する。
次いで、インサートナット１０を、熱圧入によって、モータ回転子３の締結孔３２ａとマグネットアッシ７の締結孔７２との間に埋め込む。すなわち、インサートナット１０を加熱することで締結孔３２ａ，７２付近の樹脂を溶融させながら、インサートナット１０を圧入する。この際、図３に示すように、モータ回転子３とマグネットアッシ７との組み付け境界（図３の符号Ａで示す部分）に凹部１０４が位置するように、インサートナット１０の埋め込み位置を調整する。

このように、モータ回転子３とマグネットアッシ７との間にインサートナット１０を熱圧入で埋め込むことで、ローレット部１０１表面のスパイラル状の突起１０３に溶融した樹脂が入り込む。これにより、モータ回転子３とマグネットアッシ７との回転止め強度・抜け止め強度を確保することができ、ガタ無く締結を行うことができる。また、モータ回転子３とマグネットアッシ７との組み付け境界に凹部１０４が位置するようにインサートナット１０を埋め込むことで、上下のローレット部１０１によるアンカー効果によって、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結強度を向上させることが可能となる。
なお、インサートナット１０のみでモータ回転子３とマグネットアッシ７との締結強度を向上させることが可能なため、通常、インサートナットとセットで用いられる雄ネジ部品は不要である。

次いで、モータ回転子３とマグネットアッシ７とがインサートナット１０により締結された状態で、それぞれのマグネット３１，７１に対する同時着磁を行う。これにより、マグネット３１，７１の相対的な磁極位相ずれを防止することができる。
その後、締結されたモータ回転子３およびマグネットアッシ７をステータアッシ４の天面側から挿入することで、ハウジング２（下部ハウジング２ｂ）への組み付けを行う。

ここで、従来のモータでは、モータ回転子から突出した先端樹脂部を溶融させて、マグネットアッシの上部で蓋止めを行っている。そのため、モータ回転子の孔内の空気が、シャフト上端と先端樹脂部とにより密閉された状態となっている。そして、この状態でシャフトが上下に移動した場合、モータ回転子の孔内の空気が圧縮または膨張されてしまい、シャフトの直動運動への負荷力が発生することが懸念される。
しかしながら、図３に示すように、インサートナット１０のみを用いてモータ回転子３とマグネットアッシ７とを締結することで、インサートナット１０の雌ネジ穴１０２をモータ回転子３の孔３２とマグネットアッシ７上方の外部空間１１（図１参照）とを連通する呼吸穴として利用することができる。すなわち、雌ネジ穴１０２を介して孔３２と外部空間１１とを連通することで、シャフト５が上下に移動した際に、孔３２内の空気を外部空間１１に流出させ、または、外部空間１１の空気を孔３２内に流入させることが可能となる。なお、外部空間１１の体積は孔３２の体積に対して十分大きく、この外部空間１１によって、シャフト５の移動に伴う孔３２内の空気流動を吸収することが可能である。そのため、モータ回転子３の孔３２内での圧力の発生を防止することができ、シャフト５の直動運動への負荷力の発生を回避することができる。

また、モータ回転子３およびマグネットアッシ７には、それぞれ磁化されたマグネット３１，７１がインサート成形されている。特にマグネットアッシ７は、位置検出ホールセンサ８に対して繊細な磁力発生が必要である。すなわち、マグネット７１による磁場が外乱により乱された場合、位置検出ホールセンサ８での検出結果に誤差が生じる恐れがある。そこで、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結に用いるインサートナット１０では、非磁性体のものを採用する。これにより、マグネット３１による磁場を乱すことを防止することができる。

また、従来のモータにおいて、マグネットアッシにモータ回転子を圧入した後、モータ回転子から突出した先端樹脂部と加熱することで、この先端樹脂部を溶融させて、マグネットアッシの上部で蓋止めを行う方法もある。しかしながらこの場合、圧入部分の樹脂に対して熱が加えられることによって、圧入力が弱められ、モータ回転子とマグネットアッシとの回り止め強度が低下してしまう。
しかしながら、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結にインサートナット１０を用いることで、ローレット部１０１の突起１０３が加熱により変化することはなく、回り止め強度の低下を防止することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、回り止めおよび抜け止め用の突起１０３が形成されたローレット部１０１を軸心方向に沿って表面に２箇所有し、モータ回転子３とマグネットアッシ７との間に埋め込まれて、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結を行うインサートナット１０を備え、インサートナット１０は、モータ回転子３とマグネットアッシ７との組み付け境界に、ローレット部１０１間の凹部１０４が位置するように構成したので、簡易な構成で製造負荷を低減させたうえで、モータ回転子３とマグネットアッシ７との締結を行うことができ、締結部分の強度の向上やガタの抑制を図ることができる。

なお、実施の形態１では、図２に示すような形状のインサートナット１０を用いて説明を行ったが、これに限るものではなく、アンカー効果を有する形状であり、モータ回転子３およびマグネットアッシ７に対して回り止め強度・抜け止め強度を確保することができる形状であればよい。
また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るモータは、簡易な構成で製造負荷を低減させたうえで、モータ回転子とマグネットアッシとの締結を行うことができ、締結部分の強度の向上やガタの抑制を図ることができ、モータ回転子と、このモータ回転子の回転位置を検出するセンサ用のマグネットアッシとを備えたモータ等に用いるのに適している。

１ＥＧＲバルブ用モータ、２ハウジング、２ａ上部ハウジング、２ｂ下部ハウジング、３モータ回転子、４ステータアッシ、５シャフト、６軸受け、７マグネットアッシ、８位置検出ホールセンサ、９コネクタ部、１０インサートナット、１１外部空間、３１マグネット、３２孔、３２ａ締結孔、３３雌ネジ、４１コイル、４２コア、５１雄ネジ、７１マグネット、７２締結孔、１０１ローレット部、１０２雌ネジ穴、１０３突起、１０４凹部。

Claims

モータ回転子と、当該モータ回転子の回転位置を検出するセンサ用のマグネットアッシとを備えたモータにおいて、
回り止めおよび抜け止め用の突起が形成されたローレット部を軸心方向に沿って表面に２箇所有し、前記モータ回転子と前記マグネットアッシとの間に埋め込まれて、前記モータ回転子と前記マグネットアッシとの締結を行うインサートナットを備え、
前記インサートナットは、前記モータ回転子と前記マグネットアッシとの組み付け境界に、ローレット部間の凹部が位置し、
前記インサートナットのネジ孔を、シャフトが係合された前記モータ回転子の孔と外部空間とを連通する呼吸穴として利用する
ことを特徴とするモータ。
インサートナットは非磁性体である
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
モータ回転子が有するマグネットおよびマグネットアッシが有するマグネットは、前記モータ回転子と前記マグネットアッシがインサートナットにより締結された後に、同時着磁される
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。