WO2018198195A1 - モータ及び車載用アクチュエータ - Google Patents
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
Definitions
- the present invention relates to a motor and an on-vehicle actuator.
- an in-vehicle direct acting actuator using a motor such as a brushed DC (Direct Current) motor or a brushless motor
- An in-vehicle direct acting actuator is used, for example, for opening control of a waste gate valve provided in a turbocharger (see, for example, Patent Document 1).
- the electric actuator (25) of Patent Document 1 includes a connecting frame (34) that connects the electric motor portion (24) and a rod support portion (33) that slidably supports the actuator rod (27).
- the connecting frame (34) is attached to the compressor housing (35) of the compressor (8a) of the high pressure turbocharger (8).
- the electric motor section (24) includes a stator section (37) provided in the motor housing (36) and a rotor section (39) rotatably provided in the motor housing (36) via a bearing (38). And have.
- a female screw hole portion (41) is provided in the shaft core portion of the rotor portion (39).
- the male screw part (42) provided on the linear drive shaft (40) is screwed into the female screw hole part (41) (see paragraph [0027] of FIG. 1 and FIG. 1).
- a rotor In a DC motor with a brush for a direct acting actuator, a rotor has been developed in which a substantially cylindrical rotor shaft is press-fitted into a hollow portion of a rotor core. A substantially round rod-shaped motor shaft is passed through the rotor shaft, and a female screw portion formed on the inner peripheral portion of the rotor shaft and a male screw portion formed on the outer peripheral portion of the motor shaft are screwed together. .
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress the deformation of the female screw portion due to stress when the rotor shaft is press-fitted into the hollow portion of the rotor core.
- a motor of the present invention includes a rotor core having a hollow portion, a cylindrical rotor shaft that penetrates the hollow portion, and a rod-shaped motor shaft that is passed through the rotor shaft, and is formed on an inner peripheral portion of the rotor shaft.
- the female screw part and the male screw part formed on the outer peripheral part of the motor shaft are screwed together, and the convex part in the concave-convex part formed on the outer peripheral part of the rotor shaft is in pressure contact with the rotor core, and A gap portion is provided between the concave portion and the rotor core in the concavo-convex portion.
- FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of a motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- the motor 100 of Embodiment 1 and the vehicle-mounted actuator using this motor 100 are demonstrated.
- the motor 100 is a brushed DC motor, and the in-vehicle actuator is a direct acting type.
- 1 is a rotor core.
- the rotor core 1 is configured by a laminated body using a plurality of electromagnetic steel plates, for example. This laminate is molded with an insulator such as an epoxy resin.
- the rotor core 1 has a plurality of teeth portions, and a plurality of rotor coils 2 are constituted by a plurality of windings wound around these teeth portions.
- 3 is a commutator.
- the commutator 3 has a substantially cylindrical shape, and a plurality of commutator pieces are arranged along the outer periphery of the commutator 3. Each end of each winding in the rotor coil 2 is electrically connected to one of the commutator pieces.
- a resin collar is provided between the rotor core 1 and the commutator 3. By this collar, the rotor core 1 and the commutator 3 are electrically insulated.
- Each of the rotor core 1 and the commutator 3 has a substantially cylindrical hollow portion along the rotation axis A.
- a substantially cylindrical rotor shaft 4 is passed through these hollow portions.
- a female screw portion 5 is formed of resin or the like on the inner peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow portion of the rotor core 1.
- an uneven portion is formed on at least a part of the back surface portion with respect to the female screw portion 5.
- the convex portion in the concave and convex portion is in pressure contact with the rotor core 1, and a gap is provided between the concave portion in the concave and convex portion and the rotor core 1.
- the rotor core 1 is held on the rotor shaft 4 by pressure contact between the convex portion and the rotor core 1. Specific examples of the uneven portions will be described later with reference to FIGS.
- the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow part of the commutator 3.
- the commutator 3 is held by the rotor shaft 4 by pressure contact between the rotor shaft 4 and the commutator 3.
- the rotor core 1, the rotor coil 2, the commutator 3, the collar, the rotor shaft 4, and the female screw portion 5 constitute the main part of the rotor 6.
- a substantially round bar-shaped motor shaft 7 is passed through the rotor shaft 4.
- a male screw portion 8 is formed on the outer peripheral portion of the motor shaft 7, and the male screw portion 8 is screwed with the female screw portion 5. For this reason, the motor shaft 7 can be directly moved by the rotation of the rotor 6.
- the rotor 6 is accommodated in a substantially bottomed cylindrical housing.
- the motor shaft 7 is passed through a through hole formed in the bottom portion of the housing.
- the tip of the motor shaft 7 protrudes outside the housing.
- the rotor shaft 4 is rotatably supported by one or more bearings housed in the housing.
- a plurality of brushes are accommodated in the housing.
- the commutator piece of the commutator 3 is slidable with the brush by the rotation of the rotor 6.
- a plurality of stators are provided on the inner peripheral portion of the housing. These stators are composed of, for example, permanent magnets arranged to face the outer peripheral portion of the rotor core 1.
- the main part of the motor 100 is comprised by the rotor 6, the motor shaft 7, the housing, the bearing, the brush, and the stator.
- the motor shaft 7 is linearly moved integrally with a substantially round rod-like actuator rod.
- a lever is rotatably attached to the tip of the actuator rod, and the lever is rotated by a direct movement of the actuator rod. By rotating the lever, for example, the opening degree of a waste gate valve provided in the turbocharger is changed.
- the main part of the on-vehicle actuator is constituted by the motor 100, the actuator rod and the lever.
- the concavo-convex portion 10 is formed by an annular convex portion 11 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the convex portion 11 is disposed at a position corresponding to the central portion of the rotor core 1.
- the base portions 12 and 13 of the convex portion 11 are curved, more specifically, R-shaped, and the corner portions 14 and 15 of the convex portion 11 are also R-shaped.
- the convex portion 11 is in a state of being pressed against the rotor core 1 by surface contact.
- a gap portion 17 is provided in a portion of the concavo-convex portion 10 excluding the convex portion 11, that is, between the concave portion 16 and the rotor core 1.
- the motor 100 having the concavo-convex portion 10 has a smaller contact area between the rotor shaft 4 and the rotor core 1 than a conventional motor not having the concavo-convex portion 10. For this reason, when the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow portion of the rotor core 1, the stress in the inner diameter direction generated in the rotor shaft 4 can be reduced. As a result, the deformation of the rotor shaft 4 due to the stress can be suppressed, and the deformation of the female screw portion 5 can also be suppressed. Therefore, the clearance between the female screw portion 5 and the male screw portion 8 can be ensured in the state after the press-fitting, and the output due to the direct movement of the motor shaft 7 can be stabilized.
- root portions 12 and 13 of the convex portion 11 are R-shaped, it is possible to prevent stress concentration on the root portions 12 and 13 from occurring when the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow portion of the rotor core 1. As a result, breakage of the rotor core 1 can be avoided.
- corner portions 14 and 15 of the convex portion 11 are R-shaped, it is possible to prevent so-called “galling” when the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow portion of the rotor core 1. For this reason, the force required for press-fitting can be stabilized.
- an uneven portion 20 is formed by two annular convex portions 21 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4. These convex portions 21 are respectively arranged at positions corresponding to both end portions of the rotor core 1. That is, one convex portion 21 is disposed at a position corresponding to one end portion of the rotor core 1, and the other convex portion 21 is disposed at a position corresponding to the other end portion of the rotor core 1.
- the base portions 22 and 23 of the individual convex portions 21 are curved, more specifically, R-shaped, and the corners 24 and 25 of the individual convex portions 21 are also R-shaped.
- the individual convex portions 21 are in a state of being pressed against the rotor core 1 by surface contact.
- a gap portion 27 is provided in a portion of the uneven portion 20 excluding the convex portion 21, that is, between the concave portion 26 and the rotor core 1.
- the concavo-convex portion 20 is formed by three annular convex portions 21 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the base portions 22 and 23 of the individual convex portions 21 have an R surface shape, and the corner portions 24 and 25 of the individual convex portions 21 also have an R surface shape.
- the individual protrusions 21 are in pressure contact with the rotor core 1 by surface contact, and a gap 27 is provided between the recess 26 and the rotor core 1.
- the concavo-convex portion 20 is formed by five annular convex portions 21 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4. Of these convex portions 21, the two convex portions 21 are respectively disposed at positions corresponding to both end portions of the rotor core 1, and the remaining convex portions 21 are disposed between the two convex portions 21. .
- the base portions 22 and 23 of the individual convex portions 21 have an R surface shape, and the corner portions 24 and 25 of the individual convex portions 21 also have an R surface shape.
- the individual protrusions 21 are in pressure contact with the rotor core 1 by surface contact, and a gap 27 is provided between the recess 26 and the rotor core 1.
- the number of press contact points with respect to the rotor core 1 can be increased as compared with the case where one convex portion 11 is provided. As a result, the holding of the rotor core 1 by pressure contact can be stabilized.
- each of the convex portions 21 when the convex portions 21 are arranged at positions corresponding to both ends of the rotor core 1, the arrangement positions of these two convex portions 21 are set outside the both ends of the rotor core 1. Only a part of each of the convex portions 21 may be in pressure contact with the rotor core 1. For example, as shown in FIG. 5, only approximately half of each of the two convex portions 21 may be in a state of being pressed against the rotor core 1.
- a wavy uneven portion 30 is formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- each of the three convex portions 31 is in a state of being pressed against the rotor core 1 by surface contact, and a gap portion 33 is provided between the concave portion 32 and the rotor core 1.
- the same effect as the case where the uneven portion 20 is formed using the plurality of convex portions 21 can be obtained. Moreover, since the shape of the concavo-convex portion 30 is smoother than that of the concavo-convex portions 10 and 20 formed by the convex portions 11 and 21, the effect of preventing the occurrence of galling can be improved.
- an uneven portion 40 is formed by three annular convex portions 41 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- Each convex part 41 is formed of a pair of tapered surfaces 42 and 43 and is in a state of being pressed against the rotor core 1 by line contact.
- a gap 45 is provided in a portion of the concavo-convex portion 40 excluding the convex portion 41, that is, between the concave portion 44 and the rotor core 1.
- the convex portion 41 Since the convex portion 41 is in line contact, the force required for press-fitting the rotor shaft 4 can be reduced as compared with the case where the convex portions 11 and 21 for surface contact are provided. However, since the convex portion 41 is tapered, the effect of preventing the occurrence of galling is small as compared with the case where the corner portions 14, 15, 24, and 25 of the convex portions 11 and 21 are formed in the R-plane shape. Therefore, it is preferable to adopt a more appropriate shape among the convex portions 11 and 21 due to surface contact or the convex portion 41 due to line contact according to the performance of the manufacturing facility and the required specifications of the motor 100.
- the number of the convex portions 41 is not limited to three.
- the uneven portion 40 may be formed by one annular convex portion 41 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the single convex portion 41 may be disposed at a position corresponding to the central portion of the rotor core 1.
- convex portions 11 and 21 by surface contact and the convex portion 41 by line contact may be used in combination. That is, one or more convex portions 11 and 21 by surface contact and one or more convex portions 41 by line contact may be formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- a bellows-like uneven portion 50 is formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- each of the three convex portions 51 is in a state of being pressed against the rotor core 1 by line contact, and a gap portion 53 is provided between the concave portion 52 and the rotor core 1.
- the convex part 62 and the recessed part 63 are formed of the taper-shaped level
- the portion corresponding to the concave portion 63 is thinner than the portion corresponding to the convex portion 62.
- the convex portion 62 is in pressure contact with the rotor core 1 by surface contact, and a gap portion 64 is provided between the concave portion 63 and the rotor core 1. In this way, the uneven portion 60 is formed.
- the stepped portion 61 As low as possible on the paper surface, that is, to increase the ratio of the concave portion 63 in the concave and convex portion 60.
- the majority of the concavo-convex portion 60 is constituted by the concave portion 63, and the remaining portion is constituted by the convex portion 62.
- the shapes of the concavo-convex portions 10, 20, 30, 40, 50, and 60 shown in FIGS. 2 to 9 are all rotating bodies having the rotor shaft 4 as a rotation axis. For this reason, the concavo-convex portions 10, 20, 30, 40, 50, 60 can be easily formed by polishing or cutting while rotating the rotor shaft 4.
- the convex portion 11 may be a complete ring over the entire circumference of the outer peripheral portion of the rotor shaft 4, but is a substantially ring having one or more missing portions in the ring. May be.
- each of the convex portions 21 may be a complete ring over the entire outer periphery of the rotor shaft 4.
- the projecting portion 21 may have one or more missing portions in the ring. It may be annular.
- each of the convex portions 41 may be a complete ring over the entire outer periphery of the rotor shaft 4, but is a substantially ring having one or more missing portions in the ring. May be.
- the meaning of the term “annular” described in the claims of the present application is not limited to a complete ring, but also includes a substantially ring.
- concave and convex portion may have any shape as long as a concave portion is formed on at least a part of the back surface portion with respect to the female screw portion 5 in the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the rotor shaft 4 may be substantially cylindrical as shown in FIG. 1 and may not be completely cylindrical.
- the meaning of the term “tubular” described in the claims of the present application is not limited to a complete cylindrical shape, but includes at least a substantially cylindrical shape.
- the motor shaft 7 may be a substantially round bar shape as shown in FIG. 1, and may not be a complete round bar shape.
- the meaning of the term “bar shape” described in the claims of the present application is not limited to a complete round bar shape, but includes at least a substantially round bar shape.
- the use of the motor 100 is not limited to the vehicle-mounted actuator.
- the motor 100 can be used for an actuator for any application as long as it is a direct acting type.
- the motor 100 of the first embodiment includes the rotor core 1 having a hollow portion, the cylindrical rotor shaft 4 penetrating the hollow portion, the rod-shaped motor shaft 7 passed through the rotor shaft 4,
- the female screw portion 5 formed on the inner peripheral portion of the rotor shaft 4 and the male screw portion 8 formed on the outer peripheral portion of the motor shaft 7 are screwed together and formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the protrusions 11, 21, 31, 41, 51, 62 in the uneven portions 10, 20, 30, 40, 50, 60 are in pressure contact with the rotor core 1, and the uneven portions 10, 20, 30, 40, Between the recesses 16, 26, 32, 44, 52, 63 and the rotor core 1 at 50, 60, gaps 17, 27, 33, 45, 53, 64 are provided. Thereby, when the rotor shaft 4 is press-fitted into the hollow portion of the rotor core 1, the stress in the inner diameter direction generated in the rotor shaft 4 can be reduced. As a result, the deformation of the rotor shaft 4 due to the stress can be suppressed, and the deformation of the female screw portion 5 can also be suppressed. Therefore, the clearance between the female screw portion 5 and the male screw portion 8 can be ensured in the state after the press-fitting, and the output due to the direct movement of the motor shaft 7 can be stabilized.
- the shape of the concavo-convex portions 10, 20, 30, 40, 50, 60 is a rotating body having the rotor shaft 4 as a rotation axis. For this reason, the concavo-convex portions 10, 20, 30, 40, 50, 60 can be easily formed by polishing or cutting while rotating the rotor shaft 4.
- uneven portions 10, 20, 40 are formed by annular convex portions 11, 21, 41 along the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the motor 100 can be realized using the concavo-convex portions 10, 20, and 40 illustrated in FIG. 2 to FIG. 5 or FIG.
- the concave and convex portions 20 and 40 are formed by the plurality of convex portions 21 and 41.
- convex portions 21 are respectively arranged at positions corresponding to both end portions of the rotor core 1. Thereby, it can prevent that the inclination of the rotor core 1 with respect to the rotor shaft 4 generate
- root portions 12, 13, 22, and 23 of the convex portions 11 and 21 are curved. Thereby, it can prevent that the stress concentration with respect to the base parts 12, 13, 22, and 23 occurs.
- corner portions 14, 15, 24, 25 of the convex portions 11, 21 are curved. Thereby, the occurrence of galling can be prevented.
- the convex portion 41 is formed by the tapered surfaces 42 and 43. Thereby, since the convex part 41 becomes a line contact with respect to the rotor core 1, the force required for press fit can be made small.
- the projecting portions 11, 21, 41 are provided with missing portions. Thereby, the uneven
- a wavy uneven portion 30 is formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the motor 100 is realizable using the uneven
- the shape of the uneven part 30 is smooth, the effect of preventing the occurrence of galling can be improved.
- a bellows-like uneven portion 50 is formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the motor 100 is realizable using the uneven
- the convex part 51 is in line contact with the rotor core 1, the force required for press-fitting can be reduced.
- a convex portion 62 and a concave portion 63 are formed by a tapered step portion 61 provided on the outer peripheral portion of the rotor shaft 4.
- the motor 100 can be realized by using the uneven portion 60 illustrated in FIG. 9.
- any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
- the motor of the present invention can be used for an in-vehicle actuator, for example.
- the vehicle-mounted actuator of the present invention can be used, for example, for opening control of a waste gate valve.
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Abstract
ロータシャフト（４）の内周部に形成された雌螺子部（５）とモータシャフト（７）の外周部に形成された雄螺子部（８）とが螺合しており、ロータシャフト（４）の外周部に形成された凹凸部（１０，２０，３０，４０，５０，６０）における凸部（１１，２１，３１，４１，５１，６２）がロータコア（１）に圧接した状態であり、かつ、凹凸部（１０，２０，３０，４０，５０，６０）における凹部（１６，２６，３２，４４，５２，６３）とロータコア（１）との間に間隙部（１７，２７，３３，４５，５３，６４）が設けられている。
Description
本発明は、モータ及び車載用アクチュエータに関する。
従来、ブラシ付きＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ又はブラシレスモータなどのモータを用いた車載用の直動型アクチュエータが開発されている。車載用の直動型アクチュエータは、例えば、ターボチャージャに設けられたウェイストゲートバルブの開度制御に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の電動アクチュエータ（２５）は、電動モータ部（２４）と、アクチュエータロッド（２７）をスライド可能に支持するロッド支持部（３３）とを連結する連結フレーム（３４）を有し、この連結フレーム（３４）が高圧段ターボチャージャ（８）のコンプレッサ（８ａ）のコンプレッサハウジング（３５）に取付られている。電動モータ部（２４）は、モータハウジング（３６）内に設けられたステータ部（３７）と、モータハウジング（３６）内に軸受（３８）を介して回転自在に設けられたロータ部（３９）とを有している。ロータ部（３９）の回転をその軸方向の直線駆動軸（４０）の直線（進退）運動に変換するために、ロータ部（３９）の軸芯部には雌ネジ孔部（４１）が設けられ、この雌ネジ孔部（４１）には直線駆動軸（４０）に設けられた雄ネジ部（４２）が螺合されている（特許文献１の段落［００２７］、図１参照）。
直動型アクチュエータ用のブラシ付きＤＣモータにおいて、ロータコアの中空部に略円筒状のロータシャフトを圧入してなるロータが開発されている。ロータシャフト内には略丸棒状のモータシャフトが通されており、ロータシャフトの内周部に形成された雌螺子部とモータシャフトの外周部に形成された雄螺子部とが螺合している。
ここで、ロータコアの中空部にロータシャフトを圧入するとき、ロータシャフトに内径方向の応力が生じて、この応力によりロータシャフトが変形する。また、当該内径方向の応力がロータシャフトの内周部に伝わることにより、雌螺子部も変形する。このため、圧入後の状態において雌螺子部と雄螺子部間のクリアランスがなくなり、雌螺子部と雄螺子部間の摩擦力が増加する。この結果、雌螺子部と雄螺子部間の摺動抵抗が増加するため、ロータの回動をモータシャフトの直動に変換する効率が低下して、直動による出力が不安定になる問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロータコアの中空部にロータシャフトを圧入するときの応力による雌螺子部の変形を抑制することを目的とする。
本発明のモータは、中空部を有するロータコアと、中空部を貫通した筒状のロータシャフトと、ロータシャフト内に通された棒状のモータシャフトと、を備え、ロータシャフトの内周部に形成された雌螺子部とモータシャフトの外周部に形成された雄螺子部とが螺合しており、ロータシャフトの外周部に形成された凹凸部における凸部がロータコアに圧接した状態であり、かつ、凹凸部における凹部とロータコアとの間に間隙部が設けられているものである。
本発明によれば、上記のように構成したので、ロータコアの中空部にロータシャフトを圧入するときの応力による雌螺子部の変形を抑制することができる。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータの要部を示す説明図である。図１を参照して、実施の形態１のモータ１００と、このモータ１００を用いた車載用アクチュエータとについて説明する。なお、モータ１００はブラシ付きＤＣモータであり、車載用アクチュエータは直動型である。
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータの要部を示す説明図である。図１を参照して、実施の形態１のモータ１００と、このモータ１００を用いた車載用アクチュエータとについて説明する。なお、モータ１００はブラシ付きＤＣモータであり、車載用アクチュエータは直動型である。
図中、１はロータコアである。ロータコア１は、例えば、複数枚の電磁鋼板を用いた積層体により構成されている。この積層体は、エポキシ樹脂などの絶縁体によりモールドされている。ロータコア１は複数個のティース部を有しており、これらのティース部に巻回された複数本の巻線により複数個のロータコイル２が構成されている。
図中、３はコンミテータである。コンミテータ３は略円柱状であり、コンミテータ３の外周部に沿うように複数枚の整流子片が配列されている。ロータコイル２における各巻線の各端部は、いずれかの整流子片と電気的に接続されている。
ロータコア１とコンミテータ３間には、樹脂製のカラーが設けられている。このカラーにより、ロータコア１とコンミテータ３間が電気的に絶縁されている。
ロータコア１及びコンミテータ３の各々は、回動軸Ａに沿う略円柱状の中空部を有している。これらの中空部を貫くようにして、略円筒状のロータシャフト４が通されている。ロータシャフト４の内周部には、樹脂などにより雌螺子部５が形成されている。
ここで、ロータシャフト４はロータコア１の中空部に圧入されたものである。ロータシャフト４の外周部において、雌螺子部５に対する裏面部のうちの少なくとも一部に凹凸部が形成されている。当該凹凸部における凸部はロータコア１に圧接した状態であり、かつ、当該凹凸部における凹部とロータコア１との間には間隙部が設けられている。当該凸部とロータコア１間の圧接により、ロータコア１がロータシャフト４に保持されている。当該凹凸部の具体例については、図２～図９を参照して後述する。
また、ロータシャフト４はコンミテータ３の中空部に圧入されたものである。ロータシャフト４とコンミテータ３間の圧接により、コンミテータ３がロータシャフト４に保持されている。
ロータコア１、ロータコイル２、コンミテータ３、カラー、ロータシャフト４及び雌螺子部５により、ロータ６の要部が構成されている。
ロータシャフト４内には、略丸棒状のモータシャフト７が通されている。モータシャフト７の外周部には雄螺子部８が形成されており、この雄螺子部８が雌螺子部５と螺合している。このため、ロータ６の回動によりモータシャフト７が直動自在である。
ロータ６は、略有底筒状のハウジング内に収容されている。モータシャフト７は、ハウジングの底面部に形成された貫通孔に通されている。モータシャフト７の先端部は、ハウジング外に突出している。
ロータシャフト４は、ハウジング内に収容された１個以上の軸受により回動自在に支持されている。また、ハウジング内には複数個のブラシが収容されている。ロータ６の回動により、コンミテータ３の整流子片がブラシと摺動自在である。さらに、ハウジングの内周部には複数個のステータが設けられている。これらのステータは、例えば、ロータコア１の外周部と対向配置された永久磁石により構成されている。
ロータ６、モータシャフト７、ハウジング、軸受、ブラシ及びステータにより、モータ１００の要部が構成されている。
モータシャフト７は、略丸棒状のアクチュエータロッドと一体に直動するものである。アクチュエータロッドの先端部にはレバーが回動自在に取り付けられており、アクチュエータロッドの直動によりレバーが回動するようになっている。レバーの回動により、例えば、ターボチャージャに設けられたウェイストゲートバルブの開度が変化するようになっている。
モータ１００、アクチュエータロッド及びレバーにより、車載用アクチュエータの要部が構成されている。
次に、図２を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の一例について説明する。
図２に示す如く、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の凸部１１により凹凸部１０が形成されている。凸部１１は、ロータコア１の中央部に対応する位置に配置されている。凸部１１の根元部１２，１３は曲面状、より具体的にはＲ面状であり、凸部１１の角部１４，１５もＲ面状である。凸部１１は、ロータコア１に対して面接触により圧接した状態である。凹凸部１０のうちの凸部１１を除く部位、すなわち凹部１６とロータコア１との間には、間隙部１７が設けられている。
凹凸部１０を有するモータ１００は、凹凸部１０を有しない従来のモータに比して、ロータシャフト４とロータコア１間の接触面積が小さい。このため、ロータシャフト４をロータコア１の中空部に圧入するとき、ロータシャフト４に生ずる内径方向の応力を低減することができる。この結果、当該応力によるロータシャフト４の変形を抑制することができ、雌螺子部５の変形も抑制することができる。したがって、圧入後の状態において雌螺子部５と雄螺子部８間のクリアランスを確保することができ、モータシャフト７の直動による出力を安定させることができる。
また、凸部１１の根元部１２，１３がＲ面状であるため、ロータシャフト４をロータコア１の中空部に圧入するとき、根元部１２，１３に対する応力集中が生ずるのを防ぐことができる。この結果、ロータコア１の折損を回避することができる。
また、凸部１１の角部１４，１５がＲ面状であるため、ロータシャフト４をロータコア１の中空部に圧入するとき、いわゆる「かじり」が発生するのを防ぐことができる。このため、圧入に要する力を安定させることができる。
次に、図３～図５を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の他の例について説明する。
図３に示す如く、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の２個の凸部２１により凹凸部２０が形成されている。これらの凸部２１は、ロータコア１の両端部に対応する位置にそれぞれ配置されている。すなわち、一方の凸部２１はロータコア１の一端部に対応する位置に配置されており、かつ、他方の凸部２１はロータコア１の他端部に対応する位置に配置されている。個々の凸部２１の根元部２２，２３は曲面状、より具体的にはＲ面状であり、個々の凸部２１の角部２４，２５もＲ面状である。個々の凸部２１は、ロータコア１に対して面接触により圧接した状態である。凹凸部２０のうちの凸部２１を除く部位、すなわち凹部２６とロータコア１との間には、間隙部２７が設けられている。
または、図４に示す如く、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の３個の凸部２１により凹凸部２０が形成されている。個々の凸部２１の根元部２２，２３はＲ面状であり、個々の凸部２１の角部２４，２５もＲ面状である。個々の凸部２１はロータコア１に対して面接触により圧接した状態であり、かつ、凹部２６とロータコア１間に間隙部２７が設けられている。
または、図５に示す如く、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の５個の凸部２１により凹凸部２０が形成されている。これらの凸部２１のうち、２個の凸部２１はロータコア１の両端部に対応する位置にそれぞれ配置されており、残余の凸部２１は当該２個の凸部２１間に配置されている。個々の凸部２１の根元部２２，２３はＲ面状であり、個々の凸部２１の角部２４，２５もＲ面状である。個々の凸部２１はロータコア１に対して面接触により圧接した状態であり、かつ、凹部２６とロータコア１間に間隙部２７が設けられている。
図３～図５に示す如く、複数個の凸部２１を設けることにより、１個の凸部１１を設けた場合に比してロータコア１に対する圧接箇所を増やすことができる。この結果、圧接によるロータコア１の保持を安定させることができる。
また、図３又は図５に示す如く、ロータコア１の両端部に対応する位置にそれぞれ凸部２１を配置することにより、圧入後の状態においてロータシャフト４に対するロータコア１の傾きが発生するのを防ぐことができる。
また、ロータコア１の両端部に対応する位置にそれぞれ凸部２１を配置した場合において、これらの２個の凸部２１の配置位置がロータコア１の両端よりも外側に設定されており、当該２個の凸部２１の各々のうちの一部のみがロータコア１に圧接した状態となるものであっても良い。例えば、図５に示す如く、当該２個の凸部２１の各々のうちの略半部のみがロータコア１に圧接した状態となるものであっても良い。
次に、図６を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の他の例について説明する。
図６に示す如く、ロータシャフト４の外周部に波状の凹凸部３０が形成されている。これにより、３個の凸部３１の各々がロータコア１に対して面接触により圧接した状態であり、かつ、凹部３２とロータコア１間に間隙部３３が設けられている。
波状の凹凸部３０を設けることにより、複数個の凸部２１を用いて凹凸部２０を形成した場合と同様の上記効果を得ることができる。また、凸部１１，２１により形成された凹凸部１０，２０に比して、凹凸部３０の形状が滑らかであるため、かじりの発生を防ぐ効果を向上することができる。
次に、図７を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の他の例について説明する。
図７に示す如く、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の３個の凸部４１により凹凸部４０が形成されている。個々の凸部４１は、一対のテーパ面４２，４３より形成されており、ロータコア１に対して線接触により圧接した状態である。凹凸部４０のうちの凸部４１を除く部位、すなわち凹部４４とロータコア１との間には、間隙部４５が設けられている。
凸部４１が線接触であるため、面接触の凸部１１，２１を設けた場合に比して、ロータシャフト４の圧入に要する力を低減することができる。しかしながら、凸部４１がテーパ状であるため、凸部１１，２１の角部１４，１５，２４，２５をＲ面状にした場合に比して、かじりの発生を防ぐ効果が小さい。よって、製造設備の性能及びモータ１００の要求仕様などに応じて、面接触による凸部１１，２１又は線接触による凸部４１のうちのより適切な形状を採用するのが好適である。
なお、凸部４１の個数は３個に限定されるものではない。例えば、図２に示す例と同様に、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の１個の凸部４１により凹凸部４０が形成されたものであっても良い。この場合、１個の凸部４１は、ロータコア１の中央部に対応する位置に配置されたものであっても良い。
また、面接触による凸部１１，２１と線接触による凸部４１とを組み合わせて用いたものであっても良い。すなわち、ロータシャフト４の外周部に、面接触による１個以上の凸部１１，２１と線接触による１個以上の凸部４１とが形成されたものであっても良い。
次に、図８を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の他の例について説明する。
図８に示す如く、ロータシャフト４の外周部に蛇腹状の凹凸部５０が形成されている。これにより、３個の凸部５１の各々がロータコア１に対して線接触により圧接した状態であり、かつ、凹部５２とロータコア１間に間隙部５３が設けられている。蛇腹状の凹凸部５０を設けることにより、複数個の凸部４１を用いて凹凸部４０を形成した場合と同様の上記効果を得ることができる。
次に、図９を参照して、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部の他の例について説明する。
図９に示す如く、ロータシャフト４の外周部に設けられたテーパ状の段差部６１により凸部６２及び凹部６３が形成されている。すなわち、ロータシャフト４は、凸部６２に対応する部位に対して凹部６３に対応する部位が薄肉である。凸部６２はロータコア１に対して面接触により圧接した状態であり、かつ、凹部６３とロータコア１間に間隙部６４が設けられている。このようにして、凹凸部６０が形成されている。
圧入時の応力を低減する観点から、段差部６１をなるべく紙面下方に配置すること、すなわち凹凸部６０における凹部６３の割合を大きくすることが望ましい。図９に示す例においては、凹凸部６０のうちの過半部が凹部６３により構成されており、残余の部位が凸部６２により構成されている。
ここで、図２～図９に示す凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０の形状は、いずれも、ロータシャフト４を回転軸とした回転体状である。このため、ロータシャフト４を回転させながら研磨又は切削をすることにより、凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０を容易に形成することができる。
なお、図２に示す例において、凸部１１は、ロータシャフト４の外周部の全周に亘る完全な環状であっても良いが、当該環状において１個以上の欠落部を有する略環状であっても良い。図３～図５に示す例において、個々の凸部２１は、ロータシャフト４の外周部の全周に亘る完全な環状であっても良いが、当該環状において１個以上の欠落部を有する略環状であっても良い。図７に示す例において、個々の凸部４１は、ロータシャフト４の外周部の全周に亘る完全な環状であっても良いが、当該環状において１個以上の欠落部を有する略環状であっても良い。本願の請求の範囲に記載された「環状」の用語の意義は、完全な環状に限定されるものではなく、略環状も包含するものである。
そのほか、凹凸部は、ロータシャフト４の外周部において、雌螺子部５に対する裏面部のうちの少なくとも一部に凹部が形成されるものであれば、如何なる形状によるものであっても良い。
また、ロータシャフト４は、図１に示す如く略円筒状であれば良く、完全な円筒状でなくとも良い。本願の請求の範囲に記載された「筒状」の用語の意義は、完全な円筒状に限定されるものではなく、少なくとも略円筒状を包含するものである。
また、モータシャフト７は、図１に示す如く略丸棒状であれば良く、完全な丸棒状でなくとも良い。本願の請求の範囲に記載された「棒状」の用語の意義は、完全な丸棒状に限定されるものではなく、少なくとも略丸棒状を包含するものである。
また、モータ１００の用途は車載用アクチュエータに限定されるものではない。モータ１００は、直動型であれば如何なる用途のアクチュエータにも用いることができる。
以上のように、実施の形態１のモータ１００は、中空部を有するロータコア１と、中空部を貫通した筒状のロータシャフト４と、ロータシャフト４内に通された棒状のモータシャフト７と、を備え、ロータシャフト４の内周部に形成された雌螺子部５とモータシャフト７の外周部に形成された雄螺子部８とが螺合しており、ロータシャフト４の外周部に形成された凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０における凸部１１，２１，３１，４１，５１，６２がロータコア１に圧接した状態であり、かつ、凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０における凹部１６，２６，３２，４４，５２，６３とロータコア１との間に間隙部１７，２７，３３，４５，５３，６４が設けられている。これにより、ロータシャフト４をロータコア１の中空部に圧入するとき、ロータシャフト４に生ずる内径方向の応力を低減することができる。この結果、当該応力によるロータシャフト４の変形を抑制することができ、雌螺子部５の変形も抑制することができる。したがって、圧入後の状態において雌螺子部５と雄螺子部８間のクリアランスを確保することができ、モータシャフト７の直動による出力を安定させることができる。
また、凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０の形状は、ロータシャフト４を回転軸とした回転体状である。このため、ロータシャフト４を回転させながら研磨又は切削をすることにより、凹凸部１０，２０，３０，４０，５０，６０を容易に形成することができる。
また、ロータシャフト４の外周部に沿う環状の凸部１１，２１，４１により凹凸部１０，２０，４０が形成されている。これにより、図２～図５又は図７に例示する凹凸部１０，２０，４０を用いてモータ１００を実現することができる。
また、複数個の凸部２１，４１により凹凸部２０，４０が形成されている。これにより、ロータコア１に対する圧接個所を増やすことができるため、圧接によるロータコア１の保持を安定させることができる。
また、ロータコア１の両端部に対応する位置にそれぞれ凸部２１が配置されている。これにより、圧入後の状態においてロータシャフト４に対するロータコア１の傾きが発生するのを防ぐことができる。
また、凸部１１，２１の根元部１２，１３，２２，２３が曲面状である。これにより、根元部１２，１３，２２，２３に対する応力集中が発生するのを防ぐことができる。
また、凸部１１，２１の角部１４，１５，２４，２５が曲面状である。これにより、かじりの発生を防ぐことができる。
また、凸部４１がテーパ面４２，４３により形成されている。これにより、凸部４１がロータコア１に対して線接触となるため、圧入に要する力を小さくすることができる。
また、凸部１１，２１，４１に欠落部が設けられている。これにより、略環状の凸部１１，２１，４１を用いて凹凸部１０，２０，４０を実現することができる。
また、ロータシャフト４の外周部に波状の凹凸部３０が形成されている。これにより、図６に例示する凹凸部３０を用いてモータ１００を実現することができる。また、凹凸部３０の形状が滑らかであるため、かじりの発生を防ぐ効果を向上することができる。
また、ロータシャフト４の外周部に蛇腹状の凹凸部５０が形成されている。これにより、図８に例示する凹凸部５０を用いてモータ１００を実現することができる。また、凸部５１がロータコア１に対して線接触となるため、圧入に要する力を小さくすることができる。
また、ロータシャフト４の外周部に設けられたテーパ状の段差部６１により凸部６２及び凹部６３が形成されている。これにより、図９に例示する凹凸部６０を用いてモータ１００を実現することができる。
なお、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。
本発明のモータは、例えば、車載用アクチュエータに用いることができる。本発明の車載用アクチュエータは、例えば、ウェイストゲートバルブの開度制御に用いることができる。
１ ロータコア、２ ロータコイル、３ コンミテータ、４ ロータシャフト、５ 雌螺子部、６ ロータ、７ モータシャフト、８ 雄螺子部、１０ 凹凸部、１１ 凸部、１２，１３ 根元部、１４，１５ 角部、１６ 凹部、１７ 間隙部、２０ 凹凸部、２１ 凸部、２２，２３ 根元部、２４，２５ 角部、２６ 凹部、２７ 間隙部、３０ 凹凸部、３１ 凸部、３２ 凹部、３３ 間隙部、４０ 凹凸部、４１ 凸部、４２，４３ テーパ面、４４ 凹部、４５ 間隙部、５０ 凹凸部、５１ 凸部、５２ 凹部、５３ 間隙部、６０ 凹凸部、６１ 段差部、６２ 凸部、６３ 凹部、６４ 間隙部、１００ モータ。
Claims (14)
- 中空部を有するロータコアと、前記中空部を貫通した筒状のロータシャフトと、前記ロータシャフト内に通された棒状のモータシャフトと、を備え、
前記ロータシャフトの内周部に形成された雌螺子部と前記モータシャフトの外周部に形成された雄螺子部とが螺合しており、
前記ロータシャフトの外周部に形成された凹凸部における凸部が前記ロータコアに圧接した状態であり、かつ、前記凹凸部における凹部と前記ロータコアとの間に間隙部が設けられている
ことを特徴とするモータ。 - 前記凹凸部は、前記ロータシャフトの外周部のうちの前記雌螺子部に対する裏面部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 前記凹凸部の形状は、前記ロータシャフトを回転軸とした回転体状であることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 前記ロータシャフトの外周部に沿う環状の前記凸部により前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 複数個の前記凸部により前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項４記載のモータ。
- 前記ロータコアの両端部に対応する位置にそれぞれ前記凸部が配置されていることを特徴とする請求項５記載のモータ。
- 前記凸部の根元部が曲面状であることを特徴とする請求項４記載のモータ。
- 前記凸部の角部が曲面状であることを特徴とする請求項４記載のモータ。
- 前記凸部がテーパ面により形成されていることを特徴とする請求項４記載のモータ。
- 前記凸部に欠落部が設けられていることを特徴とする請求項４記載のモータ。
- 前記ロータシャフトの外周部に波状の前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 前記ロータシャフトの外周部に蛇腹状の前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 前記ロータシャフトの外周部に設けられたテーパ状の段差部により前記凸部及び前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
- 請求項１記載のモータを用いた車載用アクチュエータ。
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2017
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