WO2012131750A1 - モータ - Google Patents

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WO2012131750A1
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motor
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magnet
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友邦 加藤
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements

Definitions

  • the present invention relates to a motor including a motor rotor and a magnet assembly for a sensor that detects the rotational position of the motor rotor.
  • the position detection hall sensor detects the rotational position of the motor rotor with high accuracy. Therefore, a motor rotor, a magnet assembly for the position detection hall sensor, It is concluded without play. Specifically, first, the upper end portion of the motor rotor is press-fitted into a fastening hole formed in the magnet assembly. Thereby, the detent
  • ultrasonic caulking is performed to ensure the retaining strength of the magnet assembly against the motor rotor.
  • optimization of resin welding conditions of ultrasonic caulking is performed.
  • ultrasonic caulking has a problem in that the robustness of the welding conditions is small, and it is necessary to have a very large manufacturing load in quality control with respect to the strength of the site where ultrasonic caulking is performed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the manufacturing load with a simple configuration, and can be connected to the motor rotor and the magnet assembly. It aims at providing the motor which can aim at the improvement of the intensity
  • the motor according to the present invention has two knurled portions formed on the surface along the axial direction in which protrusions for preventing rotation and retaining are formed, and is embedded between the motor rotor and the magnet assembly.
  • An insert nut for fastening the rotor and the magnet assembly is provided, and the insert nut has a recess between the knurled portions at the assembly boundary between the motor rotor and the magnet assembly.
  • Embodiment 1 FIG. First, the configuration of the EGR valve motor 1 will be described. As shown in FIG. 1, in the housing 2 of the EGR valve motor 1, a magnet 31 polarized to a predetermined number of poles is placed on the outer periphery of the motor rotor 3 formed by insert molding, and the motor rotor 3. And a stator assembly 4 including a core 42 around which a plurality of coils 41 are wound.
  • a female screw 33 is formed at the lower portion of the hole 32 formed in the shaft center of the motor rotor 3, A fastening hole 32a for fastening with a magnet assembly 7 to be described later is formed in the upper part.
  • the motor rotor 3 is engaged with a shaft 5 having a male screw 51 formed thereon via a female screw 33. Further, bearings 6 that rotatably support the motor rotor 3 are provided at both upper and lower ends of the motor rotor 3.
  • a magnet assembly 7 in which a magnet 71 is insert-molded is attached to the upper portion of the motor rotor 3.
  • a fastening hole 72 having substantially the same diameter as the fastening hole 32 a is formed in the shaft center of the magnet assembly 7.
  • a plurality of position detection hall sensors 8 are provided opposite to the magnet assembly 7. The position detection hall sensor 8 detects the rotational position of the motor rotor 3 by detecting the magnetic force from the magnet 71.
  • a connector portion 9 is provided at the upper portion of the housing 2 for outputting the detection result by the position detection hall sensor 8 to an external control device (not shown) and inputting electric power to each coil 41 from the external control device. Yes.
  • the housing 2 can be divided into an upper housing 2a and a lower housing 2b.
  • the power supply to each coil 41 is switched by the external control device based on the rotational position of the motor rotor 3 detected by the position detection hall sensor 8. Then, the core 42 is magnetized in accordance with the power supply to each coil 41, and the motor rotor 3 is rotated by alternately generating an attractive force and a repulsive force between each polarization of the magnet 31. Then, as the motor rotor 3 rotates, this rotational force is converted into direct power by the female screw 33 and the male screw 51, and the shaft 5 moves up and down.
  • the position detection hall sensor 8 detects the rotational position of the motor rotor 3 via the magnet assembly 7.
  • the strength of the fastening portion between the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 is insufficient or loose, an error may occur between the detection result of the position detection hall sensor 8 and the actual rotational position of the motor rotor 3. There is. In order to improve this error, it is necessary to improve the strength of the fastening portion between the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 and to suppress backlash.
  • the insert nut 10 is an embedded cylindrical member formed by hot press fitting or the like. 2 and 3, on the surface of the insert nut 10, a knurled portion 101 is formed in an annular shape at a predetermined interval (for example, an interval of 2 to 3 mm) along the axial direction, and a female screw hole 102 is formed. ing. On the surface of the knurled portion 101, as shown in FIG. 2, a spiral protrusion 103 for retaining and preventing rotation after embedding is formed.
  • a concave portion 104 having a small diameter with respect to the knurled portion 101 is formed between the upper and lower knurled portions 101 in an annular shape.
  • the insert nut 10 used for fastening the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 is made of a non-magnetic material so that the magnetic field generated by the magnet 71 is not disturbed.
  • the magnet assembly 7 is arranged on the upper portion of the motor rotor 3 with the shaft center aligned.
  • the insert nut 10 is disposed above the fastening hole 72 of the magnet assembly 7.
  • the insert nut 10 is embedded between the fastening hole 32 a of the motor rotor 3 and the fastening hole 72 of the magnet assembly 7 by hot press fitting. That is, the insert nut 10 is press-fitted while melting the resin in the vicinity of the fastening holes 32 a and 72 by heating the insert nut 10.
  • the embedding position of the insert nut 10 is adjusted so that the recess 104 is located at the assembly boundary between the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 (portion indicated by the symbol A in FIG. 3). .
  • the magnets 31 and 71 are simultaneously magnetized while the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 are fastened by the insert nut 10. Thereby, the relative magnetic pole phase shift of the magnets 31 and 71 can be prevented. Thereafter, the fastened motor rotor 3 and the magnet assembly 7 are inserted from the top surface side of the stator assembly 4 to be assembled to the housing 2 (lower housing 2b).
  • the tip resin portion protruding from the motor rotor is melted, and the lid is fixed on the upper part of the magnet assembly. Therefore, the air in the hole of the motor rotor is sealed by the upper end of the shaft and the tip resin portion.
  • the shaft moves up and down in this state, the air in the hole of the motor rotor is compressed or expanded, and there is a concern that a load force to the linear motion of the shaft is generated.
  • the female screw hole 102 of the insert nut 10 is connected to the hole 32 of the motor rotor 3 and the magnet assembly 7.
  • the 7 can be used as a breathing hole communicating with the upper external space 11 (see FIG. 1). That is, by communicating the hole 32 and the external space 11 through the female screw hole 102, when the shaft 5 moves up and down, the air in the hole 32 flows out to the external space 11 or the external space 11 It is possible to allow the air to flow into the hole 32.
  • the volume of the external space 11 is sufficiently larger than the volume of the hole 32, and the external space 11 can absorb the air flow in the hole 32 accompanying the movement of the shaft 5. Therefore, the generation of pressure in the hole 32 of the motor rotor 3 can be prevented, and the generation of a load force for the linear motion of the shaft 5 can be avoided.
  • magnetized magnets 31 and 71 are insert-molded on the motor rotor 3 and the magnet assembly 7, respectively.
  • the magnet assembly 7 needs to generate a delicate magnetic force with respect to the position detection hall sensor 8. That is, when the magnetic field by the magnet 71 is disturbed by disturbance, an error may occur in the detection result of the position detection hall sensor 8. Therefore, the insert nut 10 used for fastening the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 is a non-magnetic one. Thereby, disturbance of the magnetic field by the magnet 31 can be prevented.
  • the tip resin portion protruding from the motor rotor is heated to melt the tip resin portion, and the lid is held on the top of the magnet assembly.
  • the pressure input is weakened, and the detent strength between the motor rotor and the magnet assembly is reduced.
  • the insert nut 10 for fastening the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 the protrusion 103 of the knurled portion 101 does not change due to heating, and it is possible to prevent a decrease in detent strength.
  • the knurled portion 101 formed with the protrusion 103 for preventing rotation and retaining is provided on the surface along the axial direction, and includes the motor rotor 3 and the magnet.
  • the insert nut 10 is embedded between the assembly 7 and fastened between the motor rotor 3 and the magnet assembly 7.
  • the insert nut 10 has a knurled portion at the assembly boundary between the motor rotor 3 and the magnet assembly 7. Since the recess 104 between 101 is positioned, the motor rotor 3 and the magnet assembly 7 can be fastened with a simple configuration while reducing the manufacturing load, and the strength of the fastening portion is improved. And play can be suppressed.
  • the insert nut 10 having the shape as shown in FIG. 2 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the shape has an anchor effect. Any shape that can ensure the anti-rotation strength and the anti-separation strength with respect to 7 is acceptable. Further, in the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the manufacturing load can be reduced with a simple configuration, and the motor rotor and the magnet assembly can be fastened, and the strength of the fastening portion can be improved and the play can be suppressed. It is suitable for use in a motor having a motor rotor and a magnet assembly for a sensor for detecting the rotational position of the motor rotor.
  • 1 motor for EGR valve 2 housing, 2a upper housing, 2b lower housing, 3 motor rotor, 4 stator assembly, 5 shaft, 6 bearing, 7 magnet assembly, 8 position detection hall sensor, 9 connector section, 10 insert nut, 11 External space, 31 magnet, 32 hole, 32a fastening hole, 33 female screw, 41 coil, 42 core, 51 male screw, 71 magnet, 72 fastening hole, 101 knurled portion, 102 female screw hole, 103 protrusion, 104 recess.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

　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。

Description

モータ
　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（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）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。
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。
　１　ＥＧＲ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 (4)

  1. 　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する
    ことを特徴とするモータ。
  2. 　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
    ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
  3. 　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。
  4. 　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。
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