JP6920171B2

JP6920171B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP6920171B2
Application number: JP2017208234A
Authority: JP
Inventors: 邦博大澤; 耕介鈴木; 章人戸谷
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019080481A

Description

本発明は回転電機に係り、特に、回転子の外周に設けられた永久磁石の周囲を覆う磁石カバーを備えている例えば、ブラシレスモータに好適な回転電機に関するものである。

回転子の外周に設けられた永久磁石の周囲を覆う磁石カバーを備えている先行技術文献としては、特許文献１を挙げることができる。

この特許文献１に記載されている回転電機では、回転子軸の外周に磁石を設け、磁石の外表面を磁石カバーで覆うことにより、磁石の損傷防止を図ると共に、仮に磁石が欠け・割れなどで損傷した場合であっても、この損傷による破片の周囲への飛散が防止できるので、回転電機のロックが防止できる。

また、磁石カバーは、一方の開放部の縁にカシメ部を有しており、このカシメ部は軸方向外側に向かって末広がり状に形成され、磁石カバーをロータコアの外表面に装着した後、ロータコアを抱き込むような形でカシメを行い、永久磁石の外表面は磁石カバーによって完全に覆われ、かつ、このカシメにより固定されている。

特許第６００１１６７号公報

上述した従来の技術は、回転子に樹脂等で貼り付けられた永久磁石の位置と、磁石カバーのカシメ位置を合せるために、磁石カバーを回転子に圧入前に回転させて、磁石カバーのカシメ用切り欠き部とカシメ冶具との位置合わせを行う必要があった。

しかしながら、磁石カバーに設けられている切り欠き部は、磁石カバーの変形により安定しないため、圧入後の磁石カバーの切り欠き位置と永久磁石との位置精度が悪くなっていた。その結果、カシメ位置がずれることで、永久磁石に応力が掛る可能性があった。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、磁石カバーのカシメ時に回転方向に対する保持を可能にし、永久磁石に応力が掛ることのない回転電機を提供することにある。

本発明の回転電機は、上記目的を達成するために、固定子と、該固定子の内周側に配置され、回転子軸を有する回転子と、該回転子の外周に設けられた永久磁石と、該永久磁石の周囲を覆い、一方側の端部が開放し、他方側の端部が内径側に折り曲げられた底面部が形成されている磁石カバーとを備えた回転電機において、
前記磁石カバーの開放側とは反対側の底面部に、前記回転子軸の中心を基準とした複数の角部を持つ同一形状の位置決め部が形成されており、
前記磁石カバーの開放端に切り欠き部が形成され、前記切り欠き部の角部を前記回転子軸の軸方向に対し斜めの角度で内周側に折り込むカシメ部を有し、前記磁石カバーの開放側端の前記カシメ部と前記位置決め部は、軸方向に同じ位置で対向して配置され、
前記磁石カバーの前記位置決め部は、前記磁石カバーの開放側端の前記カシメ部と軸方向に同じ位置で対向し、前記磁石カバーの回転を保持する冶具の受け側位置決め部と前記位置決め部が合致することで、前記磁石カバーの回転を規制する多角形に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、磁石カバーのカシメ時に回転方向に対する保持を可能にし、永久磁石に応力が掛ることがないので、この種回転電機には非常に有効である。

本発明の回転電機の実施例１の外観構成を示す斜視図である。本発明の回転電機の実施例１の軸方向の断面図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーの切り欠き部を折り曲げた後の外観構成を示す斜視図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーの圧入後の外観構成を示す斜視図である。図４の一部（図２のＡ部）を拡大して示す部分斜視図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーの切り欠き部にカシメ冶具を押し当て磁石カバーの角部を折り曲げてカシメ部を形成する状態を示す斜視図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーの折り曲げ後の図２のＡ部に相当する部分を拡大して示す部分斜視である。回転子の周囲を覆っている従来例の磁石カバーの取付状態の外観を示す斜視図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーの切り欠き部と位置決め形状の位置関係の外観を示す斜視図である。本発明の回転電機の実施例１における磁石カバーを受け側にセットした状態を示す平面図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の回転電機を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。

図１は、本発明の回転電機の実施例１の外観構成を示すもので、一例として、電動パワーステアリング装置に用いられる回転電機組立体１０を示しており、この回転電機組立体１０は、回転電機１１と、この回転電機１１を駆動制御するインバータ制御部１２とより概略構成されている。

インバータ制御部１２は、筺体内部にインバータ回路を構成する電力用半導体素子、この電力用半導体素子を駆動する駆動回路、この駆動回路を制御する制御回路等が内蔵されている。

また、回転電機１１とインバータ制御部１２とは専用の固定ボルトで強固に固定されており、両者が固定された回転電機組立体１０は、パワーステアリング装置（図示せず）に通しボルト等で一体化されている。

次に、回転電機組立体１０からインバータ制御部１２を取り外した状態の回転電機１１の詳細な構成を、図２に基づき説明する。

図２は、回転電機１１の軸方向の断面を示すもので、回転電機１１は大きく分けて、筺体部を構成するハウジング１３とフランジ１４、電動機部を構成する回転子１５と固定子１６とから構成されている。

ハウジング１３は、一端に開口部１７を有した有底円筒状（カップ状）に形成されており、この開口部１７を塞ぐようにフランジ１４がハウジング１３に固定されている。

ハウジング１３の内周側は、固定子１６が固定されている。固定子１６を構成する周方向に分割された固定子コア１８が、円形形状を保持した状態で圧入或いは焼嵌めによってハウジング１３に固定されている。この周方向に分割された固定子コア１８は、分割面を溶接、或いは溶接しないで円形に形成されている。

固定子コア１８にはボビン１９が取り付けられ、その外周部に固定子コイル２０が巻回されている。固定子コイル２０の口出し線は、バスバー２１に接続されている。なお、固定子コイル２０は２連続巻き、或いは４連続巻きした後に口出し線を出すようにするか、または、各固定子コア１８に巻かれた状態でバスバー２１に接続されている。ハウジング１３とボビン１９の間は隙間を設けても良いし、嵌合するようにしても良い。

バスバー２１は、ハウジング１３の内周壁面に接近した位置に配置されており、ベアリング保持部２９が内周に位置できるようになっている。もちろん、バスバー２１とハウジング１３とは、空気による絶縁がとれるように接触しない配置位置とされている。

固定子コア１８の内周側には、回転子１５が回転可能に配置されている。回転子１５は、回転子軸２２、回転基体２３、永久磁石２４、磁石カバー２５、サイドカバー２６から構成されている。

図３に示すように、永久磁石２４は磁石カバー２５により覆われており（磁石カバー２５により覆われているため、永久磁石２４は図３には表れない）、これによって永久磁石２４の飛散の防止がなされている。

磁石カバー２５は一方側の端部が開放し、他方側の端部が内径側に折り曲げられた底面部が形成されている。即ち、磁石カバー２５の開放側端面は、図３に示すように、折り曲げ部２５Ａが形成され、永久磁石２４が径方向及び軸方向に向けて飛散しないようにしており、また、反対側端面、つまり、磁石カバー２５の他方側の端部は、内径側に折り曲げられて底面部が形成されている。

開放側に設けられた折り曲げ部２５Ａは、切り欠き部を形成する磁石カバー２５の角部３０、３１が、回転子軸２２の軸方向に対し、斜め方向に折り曲げられることで形成される。言い換えると、互いに向き合う磁石カバー２５の角部３０と角部３１が、逆方向に折り曲げられることで形成される。

これは、切り欠き部に嵌る大きさの冶具を切り欠き部に押し当てることで、向かい合う磁石カバー２５の角部３０と角部３１に折り曲げ部を容易に形成できる点で有利である。

なお、バスバー２１の端部は、フランジ１４を貫通するバスバー２７によって入力端子２８に接続されている。バスバー２１は、各相のコイルと接続されるように配線され、入力端子２８により入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電力が入力されている。

以上は回転電機１１の基本的な構成であるので、これ以上の説明は省略する。

図４は、本実施例における磁石カバー２５の圧入後（磁石カバー２５で永久磁石２４を覆った後）の外観構成を示し、図５は、図４の一部（図２のＡ部）を拡大して示し、図６は、本実施例における磁石カバー２５の切り欠き部２５Ｂにカシメ冶具３２を押し当て磁石カバー２５の角部３０と角部３１を折り曲げてカシメ部を形成する状態を示す。

図４に示す磁石カバー２５の切り欠き部２５Ｂに対し、図６に示すカシメ冶具３２の凸部３２Ａを押し当てることで、磁石カバー２５の角部３０と角部３１を折り曲げてカシメ部を形成する。

図７は、本実施例における磁石カバーの折り曲げ後の図２のＡ部に相当する部分を拡大して示し、図５に示す切り欠き部２５Ｂを形成する磁石カバー２５の角部３０と角部３１が、回転子軸２２の軸方向に対し、斜め方向に折り曲げられることで折り曲げ部２５Ａが形成されることが分かる。

このカシメ部を形成する際、カシメ冶具３２の凸部３２Ａと切り欠き部２５Ｂが回転方向にずれると折り曲げ部２５Ａの形状が崩れるか、または形成できなくなり、磁石カバー２５の回転子１５に対する固定力が得られなくなる恐れがある等の問題がある。

図８は、回転子１５の周囲を覆っている従来例の磁石カバー２５の取付状態を示す。

図８に示すように、磁石カバー２５の開放側とは反対側の底面部２５Ｄが丸型であるため、磁石カバー２５の回転方向の位置決めは、切り欠き部２５Ｂを基準として合わせる必要があったが、折り曲げ部２５Ａの形状が崩れることによる切り欠き部２５Ｂの変形等により、位置合わせが不十分になる懸念があった。

また、磁石カバー２５の位置決め後に圧入時からカシメ時に渡って、回転方向のズレを防止するために、保持・固定が必要となるが、圧入前からの保持・固定に際しては、磁石カバー２５の内部が空洞の状態で外周部からの保持・固定となるため、磁石カバー２５を変形させる等の懸念が大きくなり、磁石カバー２５の強度と保持・固定するための応力にも注意が必要である。

上記の点を改善したのが本実施例であり、その詳細を図９及び図１０を用いて説明する。

図９は、本実施例における磁石カバー２５の切り欠き部２５Ｂと位置決め形状の位置関係を示し、図１０は、本実施例における磁石カバー２５を受け側（設備側の冶具）にセットした状態を示すものである。

図９に示すように、本実施例では、磁石カバー２５の開放側とは反対側の底面部２５Ｅに、回転子軸２２の中心を基準とした複数の角部（本実施例では８箇所）２５Ｆを持つ同一形状の位置決め部２５Ｃが形成されていることを特徴とする。

即ち、磁石カバー２５の開放端に切り欠き部２５Ｂが形成され、この切り欠き部２５Ｂの角部３０、３１を回転子軸２２の軸方向に対し斜めの角度で内周側に折り込むカシメ部を有し、磁石カバー２５の開放側端のカシメ部と位置決め部２５Ｃは、規則的な関係で（同期して）配置されているものである。

具体的には、磁石カバー２５の位置決め部２５Ｃは、磁石カバー２５の開放側端のカシメ部と同期し、磁石カバー２５を保持・固定する設備側の冶具の受け側位置決め部３３（図１０参照）と位置決め部２５Ｃが合致することで、磁石カバー２５の回転を規制する多角形（本実施例では８角形）に形成されている。

なお、磁石カバー２５の位置決め部２５Ｃは、磁石カバー２５の開放側端部とは反対側の底面部２５Ｅに切り欠き部２５Ｂの数と等しい角部、等しい長さの辺を持つ正多角形状に形成されていれば良い。また、磁石カバー２５の位置決め部２５Ｃの多角形は、磁石カバー２５の開放側端部とは反対側の底面部２５Ｆに３個以上の角部を持つものであれば良い。

また、受け側位置決め部３３は、位置決め部２５Ｃの形状の少なくとも２箇所以上の対向する角部、又は少なくとも２箇所以上の対向する辺に合わせた形状に成っていることで、磁石カバー２５を回転方向に保持することが可能となる。また、この保持されている状態は、カシメ冶具３２の凸部３２Ａと切り欠き部２５Ｂの位置が合致されていることが望ましい。

このような本実施例の構成とすることにより、磁石カバー２５の底面部２５Ｅの位置決め形状に対応した受け側（設備側の冶具）にセットするだけで、磁石カバー２５の切り欠き部２５Ｂとカシメ冶具３２の位置とを合せることが可能となり、かつ、位置決め形状により回転方向の保持も可能となるので、永久磁石２４に応力が掛ることがないし、また、カシメ装置などに必要な回転方向に対する保持・固定機構を低減することが可能であり、また、保持・固定機構による磁石カバー２５の変形も防止できる。

更に、回転方向の保持・固定機構を設備側で排除することが可能となり、設備の簡素化が可能となり、また、組立中の変形や保持力不足による脱落等も防止できる。

なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…回転電機組立体、１１…回転電機、１２…インバータ制御部、１３…ハウジング、１４…フランジ、１５…回転子、１６…固定子、１７…開口部、１８…固定子コア、１９…ボビン、２０…固定子コイル、２１、２７…バスバー、２２…回転子軸、２３…回転基体、２４…永久磁石、２５…磁石カバー、２５Ａ…折り曲げ部、２５Ｂ…切り欠き部、２５Ｃ…位置決め部、２５Ｄ、２５Ｅ…底面部、２５Ｆ…磁石カバーの角部、２６…サイドカバー、２８…入力端子、２９…ベアリング保持部、３０、３１…磁石カバーの角部、３２…カシメ治具、３２Ａ…カシメ治具の凸部、３３…受け側位置決め部。

Claims

固定子と、該固定子の内周側に配置され、回転子軸を有する回転子と、該回転子の外周に設けられた永久磁石と、該永久磁石の周囲を覆い、一方側の端部が開放し、他方側の端部が内径側に折り曲げられた底面部が形成されている磁石カバーとを備えた回転電機において、
前記磁石カバーの開放側とは反対側の底面部に、前記回転子軸の中心を基準とした複数の角部を持つ同一形状の位置決め部が形成されており、
前記磁石カバーの開放端に切り欠き部が形成され、前記切り欠き部の角部を前記回転子軸の軸方向に対し斜めの角度で内周側に折り込むカシメ部を有し、前記磁石カバーの開放側端の前記カシメ部と前記位置決め部は、軸方向に同じ位置で対向して配置され、
前記磁石カバーの前記位置決め部は、前記磁石カバーの開放側端の前記カシメ部と軸方向に同じ位置で対向し、前記磁石カバーの回転を保持する冶具の受け側位置決め部と前記位置決め部が合致することで、前記磁石カバーの回転を規制する多角形に形成されていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記受け側位置決め部は、前記位置決め部の形状の少なくとも２箇所以上の対向する角部、又は少なくとも２箇所以上の対向する辺に合わせた形状に成っていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記磁石カバーの前記位置決め部は、前記磁石カバーの開放側端部とは反対側の底面部に前記切り欠き部の数と等しい角部を持つ多角形に形成されていることを特徴とする回転電機。
請求項３に記載の回転電機において、
前記磁石カバーの前記位置決め部は、前記磁石カバーの開放側端部とは反対側の底面部に３個以上の角部を持つ多角形に形成されていることを特徴とする回転電機。