JP5966399B2 - Brushless motor and electric power steering device - Google Patents
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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、セグメント形マグネットを回転子コアの外周面に精度よく接着固定することができる永久磁石形モータの技術が記載されている。また特許文献2には、接着剤を用いずにマグネットを固定可能な回転電機のマグネット固定構造の技術が記載されている。特許文献3には、精度良くかつ低コストでマグネットをロータコア等に固定可能なマグネット固定構造の技術が記載されている。 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, Patent Document 1 describes a technique of a permanent magnet motor that can accurately bond and fix a segmented magnet to the outer peripheral surface of a rotor core. Patent Document 2 describes a technique of a magnet fixing structure of a rotating electrical machine that can fix a magnet without using an adhesive. Patent Document 3 describes a technology of a magnet fixing structure that can fix a magnet to a rotor core or the like with high accuracy and low cost.
特許文献1に記載された技術は、接着剤が必要になり、接着剤が硬化する時間を要する。また、特許文献1に記載された技術は、弾性を有する可動位置決め突起を変形させるため、ロータコアの変形のための加圧力の管理に高額な設備が必要になる等負担がある。特許文献2に記載された技術は、接着剤が不用であるが、仮止めの拘束力のないマグネットがロータコアと別体のマグネットホルダの弾性により移動し、マグネットの仮止めの位置精度がばらつくおそれがある。特許文献3に記載された技術は、接着剤が不用であるが、例えば、マグネットとマグネットホルダの寸法ばらつきから公差が累積して、後から挿入するマグネットに対してマグネットホルダの位置がばらつき、ロータの組み立てに時間を要してしまうおそれがある。 The technique described in Patent Document 1 requires an adhesive and requires time for the adhesive to cure. Moreover, since the technique described in Patent Document 1 deforms a movable positioning protrusion having elasticity, there is a burden that expensive equipment is required for managing the pressure for deformation of the rotor core. The technique described in Patent Document 2 does not require an adhesive, but a magnet that does not have a temporary restraining force moves due to the elasticity of the magnet holder that is separate from the rotor core, and the positional accuracy of the temporary fastening of the magnet may vary. There is. Although the technique described in Patent Document 3 does not require an adhesive, for example, tolerance accumulates due to dimensional variations between the magnet and the magnet holder, and the position of the magnet holder varies with respect to the magnet to be inserted later. It may take time to assemble.
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ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置を提供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 provide a brushless motor and an electric power steering device that securely fix a magnet attached to an 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、ブラシレスモータは、ロータと、前記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、を含むブラシレスモータであって、前記ロータは、ロータコアと、前記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、前記ロータコアと一体であって、かつ隣合う前記マグネットの間の前記外周部から、前記ロータコアの径方向外側に突出すると共に、一方のマグネットの端部と接する基準突起と、前記基準突起における、前記一方のマグネットと前記周方向反対側にある基準面と当接すると共に、隣合う前記マグネットのうち他方のマグネットの端部を押圧する固定部材と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a brushless motor includes a rotor, a stator arranged in an annular shape with a predetermined interval outside the rotor, a housing that holds the stator, The rotor includes a 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, the rotor core being integrated with the rotor core, and A reference projection that protrudes radially outward of the rotor core from the outer peripheral portion between the adjacent magnets, and a reference projection in contact with an end of one of the magnets, and one of the reference projections opposite to the one magnet in the circumferential direction And a fixing member that contacts the reference surface and presses the end of the other magnet among the adjacent magnets. To.
上記構成により、固定部材が周方向の一方向からマグネットをロータコアの側面に押さえつける。このため、マグネットの周方向位置決め精度が向上する。その結果、ブラシレスモータは、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。 With the above configuration, the fixing member presses the magnet against the side surface of the rotor core from one circumferential direction. For this reason, the circumferential positioning accuracy of the magnet is improved. As a result, the brushless motor can suppress torque ripple or cogging torque.
本発明の望ましい態様として、前記固定部材は、前記ロータコアの外周よりも径方向外側から、隣合う前記マグネットの間に挿入し、前記基準突起の基準面により弾性変形して前記他方のマグネットを前記ロータコアの前記周方向及び前記ロータコアの径方向内側へ押圧することが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, the fixing member is inserted between the adjacent magnets from the outer side in the radial direction than the outer periphery of the rotor core, and is elastically deformed by a reference surface of the reference protrusion, so that the other magnet is It is preferable to press in the circumferential direction of the rotor core and radially inward of the rotor core.
上記構成により、ロータが回転したときに、遠心力によりマグネットがロータコアの側面から離れることを抑制し、マグネットをロータコアに確実に固定することができる。また、固定部材は、基準突起の基準面により弾性変形してマグネットをロータコアの周方向及びロータコアの径方向内側へ押圧することから、公差の基準が基準突起の基準面となり、後から挿入するマグネットに対しての組み付け寸法の公差が累積する恐れを低減できる。その結果、ブラシレスモータは、ロータの組み立てに時間を短縮することができる。 With the above configuration, when the rotor rotates, the magnet can be prevented from being separated from the side surface of the rotor core by centrifugal force, and the magnet can be reliably fixed to the rotor core. The fixing member is elastically deformed by the reference surface of the reference protrusion and presses the magnet in the circumferential direction of the rotor core and the radially inner side of the rotor core. Therefore, the tolerance reference becomes the reference surface of the reference protrusion, and the magnet is inserted later. As a result, it is possible to reduce the possibility of accumulation of tolerances in assembly dimensions. As a result, the brushless motor can reduce the time for assembling the rotor.
本発明の望ましい態様として、前記固定部材は、前記ロータコアの外周よりも径方向外側からロータコアに挿入し、ロータコアに固定される固定構造を有することが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, it is preferable that the fixing member has a fixing structure that is inserted into the rotor core from the radially outer side than the outer periphery of the rotor core and fixed to the rotor core.
上記構成により、固定部材をロータの中心軸の軸方向から組み付ける必要がないので、製造が容易である。ロータと一体の基準突起は、変形する必要がないので、ロータコアの変形のための加圧力の管理に高額な設備も不用である。 With the above configuration, it is not necessary to assemble the fixing member from the axial direction of the central axis of the rotor, so that manufacturing is easy. Since the reference protrusion integral with the rotor does not need to be deformed, expensive equipment for managing the pressure for deforming the rotor core is also unnecessary.
本発明の望ましい態様として、前記固定部材は、前記基準突起の径方向外側を覆う固定部材頂部を備えることが好ましい。 As a desirable aspect of the present invention, it is preferable that the fixing member includes a fixing member top portion that covers a radially outer side of the reference protrusion.
上記構成により、ロータの外周部が円弧に近くなり回転が滑らかとなる。その結果、ブラシレスモータは、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。ロータの外周をロータカバーで覆う場合、ロータカバーの外周の凹凸を低減することができる。このため、ロータカバーの外周の凹凸に異物等を含むおそれが低減し、故障のおそれを低減することができる。 With the above configuration, the outer peripheral portion of the rotor is close to a circular arc and the rotation is smooth. As a result, the brushless motor can suppress torque ripple or cogging torque. When the outer periphery of the rotor is covered with the rotor cover, irregularities on the outer periphery of the rotor cover can be reduced. For this reason, the possibility that foreign matter or the like is included in the irregularities on the outer periphery of the rotor cover is reduced, and the risk of failure can be reduced.
本発明の望ましい態様として、前記ブラシレスモータにより補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング装置であることが好ましい。 As a desirable aspect of the present invention, an electric power steering device that obtains auxiliary steering torque by the brushless motor is preferable.
上記構成により、ブラシレスモータが備えるマグネットの取付精度を高めることができる。そして、ブラシレスモータは、作動音や振動を低減できる。このため、電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータの作動音または振動に伴い減速装置など他の部材と共振することを抑制することができる。その結果、操舵者は、違和感なく電動パワーステアリング装置を操舵することができる。 With the above configuration, it is possible to increase the accuracy of attaching the magnets included in the brushless motor. And a brushless motor can reduce an operation sound and vibration. For this reason, the electric power steering apparatus can suppress resonating with other members such as a speed reducer due to the operation sound or vibration of the brushless motor. As a result, the steering person can steer the electric power steering apparatus without a sense of incongruity.
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.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、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。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
(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。
(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.
<電動パワーステアリング装置>
電動パワーステアリング装置100は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール101と、ステアリングシャフト102と、操舵力アシスト機構(補助操舵機構)103と、ユニバーサルジョイント104と、ロアシャフト105と、ユニバーサルジョイント106と、ピニオンシャフト107と、ステアリングギヤ108と、タイロッド109とを備える。また、電動パワーステアリング装置100は、ECU(Electronic Control Unit)50と、トルクセンサ110とを備える。車速センサ116は、車両に備えられ、CAN(Controller Area Network)通信により車速信号VをECU50に入力する。
<Electric power steering device>
The electric
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、ECU50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、ブラシレスモータ1が補助操舵トルクを発生して、ステアリングホイール101の操舵力を補助する。
As shown in FIG. 1, in 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に伝達する操舵力アシスト機構103が連結されている。操舵力アシスト機構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。
A steering
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で検出された車速信号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 torque sensor 110 detects a driver's steering force transmitted to 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の入出力シャフト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
<ブラシレスモータ>
図3は、本実施形態に係るブラシレスモータの構成を模式的に示す断面図である。図4は、図3のX−X断面を模式的に示す断面図である。図3に示すように、ブラシレスモータ1は、筐体である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。
<Brushless motor>
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the brushless motor according to the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the XX cross section of FIG. 3. As shown in FIG. 3, the brushless motor 1 includes a substantially
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入出力シャフト1Sの一端を回転可能に支持し、軸受4は、入出力シャフト1Sの他端を回転可能に支持している。入出力シャフト1Sの回転中心は、図3に示すZrであり、入出力シャフト1Sの中心軸に相当する。以下、入出力シャフト1Sの回転中心及び中心軸をZrで表す。なお、入出力シャフト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
入出力シャフト1Sの周囲には、円柱形状のロータコア6が配置されている。ロータコア6は、完全な円柱には限られず、マグネット5を配置するための溝があってもよい。また、ロータコア6の側面にマグネット5の底面を沿わせるための面が形成されて、ロータコア6の底面が多角形であってもよい。
A
ロータコア6は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板を、接着、ボス、カシメなどの手段により積層して製造されている。ロータコア6は、順次金型の型内において積層され、金型から排出される。入出力シャフト1Sは、ロータコア6と一体で成型してもよいし、入出力シャフト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。
The
マグネット5は、円柱をその軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる、底面が略半円形の柱であるが、これには限られない。例えば、マグネット5は、円管をその軸方向を含む平面で切断したときに生じる曲板であってもよい。マグネット5の長手方向は、ロータコア6の中心軸Zr方向と平行である。本実施形態では、8本のマグネット5がロータコア6の外周部に等間隔で配列されている。隣接するマグネット5の間には、ロータコア6の側面が表れている。なお、ロータコア6の側面とは、柱形状であるロータコア6が、ステータ9のコア7と対向する面である。
The
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によってブラシレスモータ1のステータ9が構成されている。ステータ9は、ロータ(ブラシレスモータ用ロータ)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9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
入出力シャフト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、ブラシレスモータ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、入出力シャフト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、入出力シャフト1Sとウォーム121とは弾性カップリングでもよい。また、入出力シャフト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、入出力シャフト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、ブラシレスモータ1を構成するロータ10及び、ロータ10の変形例について、より詳細に説明する。
The end of the input /
図5は、実施形態1に係るブラシレスモータのロータの構成を示す斜視図である。図6は、図5に示すロータのロータコアを示す正面図である。図7は、実施形態1に係るブラシレスモータのロータの製造方法を説明する説明図である。図8は、実施形態1に係るブラシレスモータのロータの製造方法を説明する説明図である。図9は、図5に示すロータを示す正面図である。図10は、図5に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。ロータ10は、ロータユニット10Uを備え、ロータユニット10Uは、ロータコア6と、マグネット5と、マグネット保持部20とを含む。ロータコア6の外周部である側面には、複数のマグネット5がロータコア6の周方向に向かって配列されている。
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a rotor of the brushless motor according to the first embodiment. 6 is a front view showing a rotor core of the rotor shown in FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing the rotor of the brushless motor according to the first embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing the rotor of the brushless motor according to the first embodiment. FIG. 9 is a front view showing the rotor shown in FIG. FIG. 10 is a front view showing a scattering prevention cover for covering the magnet of the rotor shown in FIG. The
ロータコア6には、その外周部23である側面の隣り合うマグネット5の間にマグネット保持部20が配置されている。マグネット保持部20は、基準突起21と、固定部材22とを含む。図6に示すように、基準突起21は、ロータコア6と一体となっており、ロータコア6のマグネット5を取り付けるマグネット取り付け面6aよりも中心軸Zrから離れる方向に突出している。基準突起21をロータコア6の一部分として構成すると、ロータ10を構成する部品数を少なくすることができるので、製造コストを低減でき、製造管理を容易とすることができる。また、基準突起21をロータコア6の一部分として構成すると、固定部材22の取付基準のばらつきが小さくなる。
In the
基準突起21は、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、ロータコア6の外周部23である側面の隣り合うマグネット5の間を起点として中心軸Zrから離れる方向に突出する基準突起基部21bと、基準突起基部21bよりも周方向に延伸する基準突起頂部21tと、マグネット5の少なくとも一部が挿入可能な挿入部21hと、挿入部21hの周方向反対側の側面であって、固定部材22の位置基準となる固定部材位置基準部21sとを含む。挿入部21hは、マグネット取り付け面6a、基準突起基部21b及び基準突起頂部21tで構成する周方向の一面が開口する凹部である。
The
本実施形態において、図7に示すマグネット5は、円柱をその軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる、曲面5a及び曲面5bを有する。このため、マグネット取り付け面6aは、マグネット5の底面の曲面5aに沿った曲率を有している。この構成により、ロータコア6とマグネット5との間に生じる漏れ磁界が抑制される。また、挿入部21hに挿入されたマグネット5は、マグネット取り付け面6aと基準突起頂部21tとにより挟まれ、位置決めされる。挿入部21hは、マグネット5の外周の曲面5bの曲率に沿っていることがより好ましい。この構成により、マグネット5の位置決めが確実になる。
In the present embodiment, the
図8に示すように、固定部材位置基準部21sは、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、固定部材位置基準部21sを延長する仮想線が中心軸Zrを通過することがより好ましい。次に、ロータコア6は、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、ロータコア6の外周部である側面の隣り合うマグネット5の間に、固定部材22を取り付ける固定部材取付溝22hを有している。固定部材取付溝22hは、図8に示すように、固定部材位置基準部21sは、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、固定部材位置基準部21sを延長する仮想線に形成されている。
As shown in FIG. 8, it is more preferable that the fixed member
固定部材22は、ロータコア6の外周部である側面の隣り合うマグネット5の間に取り付け、マグネット5を基準突起21側及びマグネット取り付け面6a側に押圧する押圧部材である。固定部材22は、図8に示すように、ロータコア6に固定する固定部22aと、マグネット5を押圧する押圧部22bと、固定部材位置基準部21sに当接する当接部22sとを含む。固定部22aは、当接部22sが固定部材位置基準部21sに当接しながら固定部材取付溝22hに挿入され、固定部材22は、ロータコア6に固定される。そして、固定部22aは、固定部材取付溝22hに挿入されると、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、中心軸Zrから離れる方向の力では解除不能なように固定部22aが固定部材取付溝22hと嵌め合わされ、図9に示す嵌合部22Pとなる。嵌合部22Pは、固定構造であって、固定部22aが凸部であり、固定部材取付溝22hが凹部であり、互いに豆合うことで抜けないように抜け止め防止構造を備えている。嵌合部22Pは、固定部22aが凹部であり、固定部材取付溝22hにあたる構造を凸部としてもよい。
The fixing
上記構成により、固定部材22をロータ10の中心軸Zrの軸方向から組み付ける必要がないので、製造が容易である。ロータ10と一体の基準突起21は、変形する必要がないので、ロータコア6の変形のための加圧力の管理に高額な設備も不用である。
With the above configuration, it is not necessary to assemble the fixing
固定部材22は、当接部22sを介して固定部材位置基準部21sから反力を受け、弾性力によりマグネット5を押圧する。固定部材22は、ロータコア6の外周よりも径方向外側から、隣合うマグネット5の間に挿入し、固定部材位置基準部21sにより弾性変形して、マグネット5をロータコア6の周方向及びロータコア6の径方向内側へ押圧する。そして、固定部材22は、接着剤を必要とせずにマグネット5を位置決めすることができる。
The fixing
上記構成により、ロータコア6が回転したときに、遠心力によりマグネット5がロータコア6の側面から離れることを抑制し、マグネット5をロータコア6に確実に固定することができる。また、固定部材22は、基準突起21の固定部材位置基準部21sにより弾性変形してマグネット5をロータコアの周方向及びロータコアの径方向内側へ押圧することから、公差の基準が基準突起21の基準面となり、後から挿入するマグネット5に対しての組み付け寸法の公差が累積する恐れを低減できる。その結果、ブラシレスモータ1は、ロータの組み立てに時間を短縮することができる。なお、押圧部22bは、マグネット5の外周の曲面5bの曲率に沿っていることがより好ましい。この構成により、マグネット5の位置決めが確実になる。
With the above configuration, when the
固定部材22は、例えば、ステンレス鋼等のばね性を有した非磁性金属、合成樹脂製またはゴムなどの弾性体の非磁性材料で構成されている。例えば、固定部材22が合成樹脂で構成されていると、マグネット5に対して組み付け時に弾性変形して固定部22aが固定部材取付溝22hと嵌め合わされるため、組み付け性が向上する。また、合成樹脂は金属に比較して比重が軽いので、ブラシレスモータ1は、ロータ10の慣性(イナーシャ)の影響を低減することができる。合成樹脂は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(polybutylene terephthalate:PBT)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate:PET)、ポリフェニレンサルファイド(Polyphenylene Sulfide:PPS)、ポリエーテルサルフォン(Polyether Sulphone:PES)等がある。
The fixing
固定部材22は、磁性材料で構成されていてもよい。磁性材料で構成された固定部材22は基準突起21と共に、マグネット5の間に固定部材22の外周(ロータコアの径方向外側)に生じる磁気的凹凸を生じさせる。この磁気的凹凸はリラクタンストルクを生じさせ、ブラシレスモータ1は、トルクを向上することができる。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材22及び基準突起21は、マグネット5の中心軸Zrの軸方向に延在する方向に沿って延在することが好ましい。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材22及び基準突起21は、マグネット5の中心軸Zrの軸方向の長さの全長と同程度であることがより好ましい。ここで同程度とは、同じ長さに加え、公差、誤差を含む。また、固定部材22は、ロータコア6と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板で構成されていてもよい。この構成により、固定部材22と、ロータコア6とを同じ材料から製造できるので、材料コストを低減し、または、製造工程を短縮することで製造コストを低減できる。
The fixing
このような構成により、マグネット5をロータコア6に確実に固定することができるので、ロータコア6を覆うロータカバーを設ける必要がなく、ロータ10をモータ内のスペースが狭い場合にも適用することができる。そのため、モータを小型化できる。また、図10に示すように、マグネット5の割れや欠けが発生した場合、この飛散を防止するために、マグネット5を覆うロータカバー25を設けてもよい。
With such a configuration, the
固定部材22をロータコア6とは別部材としているため、固定部材22をロータコア6から軸方向にとり外すことができ、固定部材22又はマグネット5を修理・交換することが容易となる。
Since the fixing
次に、実施形態1に係るロータ10の製造方法について図6から図10を用いて説明する。先ず、製造装置は、図6に示すロータコア6を準備する手順を行う。基準突起21は、ロータコア6と同じ材料で、ロータコア6の型抜き加工と同時加工で形成され、ロータコア6と一体となる。これにより、基準突起21の位置精度を高めることができるため、基準突起21が固定部材22の取付時の基準となることができる。そして、ロータ10の製造方法は、挿入部21hと固定部材位置基準部21sとの位置精度を高めることができる。固定部材22がロータコア6と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの同じ材料である場合、製造装置はロータコア6と共に固定部材22を製造することができる。これにより、ロータ10の製造方法は、製造工程を短縮することで製造コストを低減できる。
Next, a method for manufacturing the
次に、製造装置は、ロータコア6のマグネット取り付け面6aに、マグネット5の底面の曲面5aを合わせ、マグネット5の周方向の端部を挿入部21hに挿入していく手順を行う。
Next, the manufacturing apparatus performs a procedure of aligning the
次に、図8に示すように、製造装置は、固定部材22の固定部22aとロータコア6の固定部材取付溝22hとを嵌め合わす手順を行う。固定部材22が、ロータコア6と一体となった基準突起21に対して弾性力によりマグネット5を常に予圧する。このためマグネット5の周方向の位置決め精度がより向上する。また、ロータ10の製造方法は、固定部材22がロータコア6の径方向内側へ押圧するため接着剤を使用しなくてもよく、接着剤が硬化する時間分の製造時間を短縮することができる。
Next, as shown in FIG. 8, the manufacturing apparatus performs a procedure for fitting the fixing
ここで、図7に示すように、マグネット5の周方向の端部をロータコア6の全ての挿入部21hに挿入してから、図8に示す固定部材22をロータコア6に嵌め合わしてもよいし、1つのマグネット5の周方向の端部をロータコア6の挿入部21hに挿入してから、挿入したマグネット5に対して1つ毎に図8に示す固定部材22をロータコア6に嵌め合わしてもよい。以上の手順により、図5に示すロータ10が製造できる。また、このロータ10のマグネット5を覆うように、図10に示すロータカバー25を設けてもよい。
Here, as shown in FIG. 7, after the end portions of the
本実施形態の製造方法は、ロータコア6の外周部の挿入部21hに、ロータコア6の周方向に向かって複数のマグネット5を挿入しかつ配列して設けるマグネット配列手順と、マグネット5に対して固定部材22をロータコア6に嵌め合わせて固定する固定手順と、を含み、マグネット配列手順と固定手順と繰り返してブラシレスモータ用のロータ10を製造する。以上説明した製造方法によれば、接着剤を必要とせず、低コストかつ確実にマグネット5をロータコア6に固定することができる。これにより、マグネット5をロータコア6の外周部に配置する作業が容易になる。
The manufacturing method of the present embodiment includes a magnet arrangement procedure in which a plurality of
(変形例)
図11は、実施形態1に係るブラシレスモータのロータの変形例の構成を示す側面図である。ロータ10aにおいては、マグネット5は、マグネット5の中心軸Zrの軸方向の長さの一部の長さを有するマグネット保持部20A、マグネット保持部20Bによりロータコア6の側面に固定されている。マグネット保持部20A、マグネット保持部20Bは、上述した基準突起21と、固定部材22とを含む。マグネット保持部20A、マグネット保持部20Bは、マグネット5の中心軸Zrの軸方向に離れて配置されている。マグネット5の中心軸Zrの軸方向に離れて複数のマグネット保持部を配置することにより、ロータコア6の外周のマグネット5の固定を安定させることができる。また、マグネット保持部20A、マグネット保持部20Bの体積が抑制されるので、製造原価を低減し、ロータコア6を安価とすることが容易となる。
(Modification)
FIG. 11 is a side view illustrating a configuration of a modified example of the rotor of the brushless motor according to the first embodiment. In the
実施形態1及び変形例に係るブラシレスモータ1は、ロータ10又はロータ10aと、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ステータ9と、ステータ9を保持する筐体であるハウジング2Aと、を含む。そして、ロータ10又はロータ10aは、ロータコア6と、ロータコア6の外周部23に設けられて、ロータコア6の周方向に向かって配列される複数のマグネット5と、マグネット保持部20、マグネット保持部20Aまたはマグネット保持部20Bとを備える。マグネット保持部20、マグネット保持部20Aまたはマグネット保持部20Bは、基準突起21と、固定部材22とを含む。
The brushless motor 1 according to the first embodiment and the modification is a
基準突起21は、ロータコア6と一体であって、かつ隣合うマグネット5の間の外周部から、ロータコア6の径方向外側に突出すると共に、一方のマグネット5の端部と接する。そして、固定部材22は、基準突起21おける、前記一方のマグネット5と周方向反対側にある固定部材位置基準部21sと当接すると共に、隣合うマグネット5のうち他方のマグネットの端部を押圧する。
The
上記構成により、実施形態1に係るロータ10又は変形例に係るロータ10aを備えるブラシレスモータ1は、マグネット5の取付精度を高めることができる。このため、マグネット5の位置ずれにより、ロータ10が振動するおそれを低減できる。その結果、ブラシレスモータ1は、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。
With the above configuration, the brushless motor 1 including the
本実施形態の電動パワーステアリング装置100は、車両のステアリング機構に補助操舵力を付与するブラシレスモータ1を含み、ステアリング機構に対する操舵トルクと車速とを少なくとも用いて演算した操舵補助指令値に基づいてブラシレスモータ1を駆動制御する。
The electric
上記構成により、電動パワーステアリング装置100は、ブラシレスモータ1が備えるマグネット5の取付精度を高めることができる。そして、ブラシレスモータ1は、作動音や振動を低減できる。このため、電動パワーステアリング装置100は、ブラシレスモータ1の作動音または振動に伴い減速装置111など他の部材と共振することを抑制することができる。その結果、操舵者は、違和感なく電動パワーステアリング装置100を操舵することができる。
With the above configuration, the electric
(実施形態2)
図12から図14を用いて、実施形態2に係るロータの構成を説明する。図12は、実施形態2に係るブラシレスモータのロータの構成を示す正面図である。図13は、図12に示すロータの固定部材を示す正面図である。図14は、図12に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。図12に示すように、ロータ10bは、固定部材22Aが基準突起21の基準突起頂部21tを覆うようにロータコア6に固定される。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
The configuration of the rotor according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a front view illustrating the configuration of the rotor of the brushless motor according to the second embodiment. FIG. 13 is a front view showing a fixing member of the rotor shown in FIG. 14 is a front view showing a scattering prevention cover for covering the magnet of the rotor shown in FIG. As shown in FIG. 12, the
図12に示すように、固定部材22Aは、ロータコア6の外周部である側面の隣り合うマグネット5の間に取り付け、マグネット5を基準突起21側及びマグネット取り付け面6a側に押圧する押圧部材である。固定部材22Aは、図13に示すように、ロータコア6に固定する固定部22aと、マグネット5を押圧する押圧部22bと、固定部材位置基準部21sに当接する当接部22sと、ロータコア6に固定した場合に基準突起頂部21tを覆う固定部材頂部22tとを含む。
As shown in FIG. 12, the fixing
そして、固定部22aは、固定部材取付溝22hに挿入されると、中心軸Zrの軸方向を含む平面でみて、中心軸Zrから離れる方向の力では解除不能なように固定部22aが固定部材取付溝22hと嵌め合わされ、図12に示す嵌合部22Pとなる。この場合、固定部材22Aの固定部材頂部22tは、ロータコア6に固定した場合に基準突起頂部21tを覆う。つまり、固定部材22Aは、基準突起21の径方向外側を覆う固定部材頂部22tを備える。この構成により、ロータ10bの外周部が円弧に近くなり回転が滑らかとなる。その結果、ブラシレスモータ1は、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。そして、図13に示す固定部材頂部22tの内周側面22Tが基準突起頂部21tの外周に接触し、固定部材頂部22tから基準突起頂部21tに対して押圧力を加えるようにすることがより好ましい。
When the fixing
固定部材22Aは、磁性材料で構成されていてもよい。磁性材料で構成された固定部材22Aは、マグネット5の間に固定部材22Aの外周(ロータコア6の径方向外側)に生じる磁気的凹凸を生じさせる。固定部材頂部22tは、基準突起21を覆い、基準突起21と磁気的に一体となり、磁気的凹凸の作用を強めることもできる。この磁気的凹凸はリラクタンストルクを生じさせ、ブラシレスモータ1は、トルクを向上することができる。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材22A及び基準突起21は、マグネット5の中心軸Zrの軸方向に延在する方向に沿って延在することが好ましい。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材22A及び基準突起21は、マグネット5の中心軸Zrの軸方向の長さの全長と同程度であることがより好ましい。ここで同程度とは、同じ長さに加え、公差、誤差を含む。また、固定部材22Aは、ロータコア6と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板で構成されていてもよい。固定部材22Aがロータコア6と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの同じ材料である場合、製造装置はロータコア6と共に固定部材22Aを製造することができる。これにより、ロータ10bの製造方法は、製造工程を短縮することで製造コストを低減できる。なお、固定部材22Aは、例えば、ステンレス鋼等のばね性を有した非磁性金属、合成樹脂製またはゴムなどの弾性体の非磁性材料で構成されていてもよい。
The fixing
図14に示すように、マグネット5の割れや欠けが発生した場合、この飛散を防止するために、マグネット5を覆うロータカバー25を設けてもよい。ロータカバー25は、例えば、熱収縮チューブなどである場合、マグネット5を覆うロータカバー25を設けても固定部材22Aの固定部材頂部22tがロータカバー25の熱収縮による変形を抑制し、ロータカバー25の外周の凹凸を低減することができる。このため、ロータカバー25の外周の凹凸に異物等を含むおそれが低減し、故障のおそれを低減することができる。
As shown in FIG. 14, when the
(実施形態3)
図15から図17を用いて、実施形態3に係るロータの構成を説明する。図15は、実施形態3に係るブラシレスモータのロータコアの構成を示す正面図である。図16は、実施形態3に係るブラシレスモータのロータの構成を示す正面図である。図17は、図16に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。図15に示すように、ロータ10cは、マグネット取り付け面6aaが中心軸Zrの軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる断面が直線状である平面である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
The configuration of the rotor according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. FIG. 15 is a front view illustrating the configuration of the rotor core of the brushless motor according to the third embodiment. FIG. 16 is a front view illustrating the configuration of the rotor of the brushless motor according to the third embodiment. FIG. 17 is a front view showing a scattering prevention cover that covers the magnet of the rotor shown in FIG. 16. As shown in FIG. 15, the
図15に示すマグネット5Aは、円柱をその軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる、直線5aa及び曲面5bを有する。このため、マグネット取り付け面6aaは、マグネット5Aの底面の直線5aaに平行である。この構成により、ロータコア6Aとマグネット5Aとが密着し、ロータコア6Aとマグネット5Aとの間に生じる漏れ磁界が抑制される。
A
図16に示すように、固定部材22は、ロータコア6の外周部である側面の隣り合うマグネット5Aの間に取り付けられ、マグネット5を基準突起21側及びマグネット取り付け面6aa側に押圧することができる。また、図17に示すように、マグネット5Aの割れや欠けが発生した場合、この飛散を防止するために、マグネット5Aを覆うロータカバー25を設けてもよい。
As shown in FIG. 16, the fixing
他の変形例としてロータコア6の中心軸Zrの軸方向と平行である対称軸が、ロータコア6の周方向のうち決まった一方向に少しずつずれるようにして各ロータユニットが積み重ねられているようにしてもよい。すなわち、複数のマグネット5Aは、ロータコア6の中心軸と平行な方向に向かってロータコア6の外周上に階段状に配置されている。このようなマグネットの配列を、スキュー配列という。マグネット5Aをスキュー配列することによって、トルク変動を少なくすることができる。
As another modified example, the rotor units are stacked such that a symmetric axis parallel to the axial direction of the central axis Zr of the
なお、以上説明した実施形態では、ブラシレスモータ1を電動パワーステアリング装置100に適用した例を説明するが、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、ブラシレスモータ1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。すなわち、電動パワーステアリング装置100は、コラムアシスト方式を例にして説明しているが、ピニオンアシスト方式及びラックアシスト方式についても上述したブラシレスモータ1を適用することができる。
In the embodiment described above, an example in which the brushless motor 1 is applied to the electric
1 モータ(ブラシレスモータ)
1S 入出力シャフト
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 マグネット
6、6A ロータコア
7 コア
7A 分割コア
8 励磁コイル
9 ステータ
10、10a、10b、10c ロータ
10U ロータユニット
11 インシュレータ
17 分割ヨーク
18 ティース
21 基準突起
21b 基準突起基部
21h 挿入部
21s 固定部材位置基準部
21t 基準突起頂部
22、22A 固定部材
22a 固定部
22b 押圧部
22h 固定部材取付溝
22s 当接部
22t 固定部材頂部
22P 嵌合部
22T 内周側面
20、20A、20B マグネット保持部
25 ロータカバー
100 電動パワーステアリング装置
111 減速装置
1 Motor (brushless motor)
1S I /
Claims (5)
前記ロータは、
ロータコアと、
前記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、
前記ロータコアと一体であって、かつ隣合う前記マグネットの間の前記外周部から、前記ロータコアの径方向外側に突出すると共に、一方のマグネットの端部と接する基準突起と、
前記基準突起における、前記一方のマグネットと前記周方向反対側にある基準面と当接すると共に、隣合う前記マグネットのうち他方のマグネットの端部を押圧する固定部材と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータ。 A brushless motor including a rotor, a stator that is annularly disposed outside the rotor with a predetermined interval, and a housing that holds the stator;
The rotor is
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;
A reference projection that is integral with the rotor core and protrudes radially outward of the rotor core from the outer peripheral portion between the adjacent magnets, and is in contact with an end of one of the magnets;
A fixing member that contacts the reference surface on the opposite side in the circumferential direction in the reference projection and presses the end of the other magnet among the adjacent magnets;
A brushless motor comprising:
3. The brushless motor according to claim 1, wherein the fixing member has a fixing structure that is fixed to the rotor core in a state of being inserted into the rotor core from a radially outer side than an outer periphery of the rotor core.
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