WO2019155670A1 - ブラシレスモータおよびその製造方法 - Google Patents

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rotor core
rotor
magnet
adhesive
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茂 荻原
直幸 宮下
内舘 高広
実紅 高橋
大樹 柳沢
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株式会社ミツバ
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Definitions

  • the present invention relates to a technique of a brushless motor having a rotor composed of a ring magnet bonded to a core unit.
  • the brushless motor has a rotor provided with a magnetic field magnet and a stator provided with an armature winding.
  • the position of the rotor is detected by a hall element which is a magnetically sensitive element, and the energization timing for each stator coil is controlled by an inverter based on the detection signal of the hall element.
  • the rotor includes a surface magnet type (SPM) in which a plurality of magnets are attached to the outer periphery of the rotor and an embedded magnet type (IPM) in which a plurality of permanent magnets are embedded in the rotor.
  • SPM surface magnet type
  • IPM embedded magnet type
  • rotors with ring magnets there are types of rotors with ring magnets. This type of rotor is a ring magnet in which N poles and S poles as magnetic poles are alternately shifted in the circumferential direction on a cylindrical member made of a magnetic material. It has.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose rotors or rotors each having a ring magnet.
  • Patent Document 3 discloses a brake device for parking a vehicle having a brushless motor, and this brake device has a caliper arranged so as to straddle a part of a brake disk attached to an axle.
  • the caliper includes a cylinder portion provided with a piston, and a claw portion facing the cylinder portion via a disk, and a pad pressed against the brake disk is provided on the piston and the claw portion.
  • a feed screw member that is rotationally driven by a brushless motor via a speed reducer is screwed to the piston.
  • Patent Document 3 is a parking brake device. However, if a reciprocating member provided with a pad is driven by a motor instead of a piston, an electric brake is used even when the vehicle travels.
  • a rotor provided with a ring magnet is formed by magnetizing magnetic poles on a cylindrical member integrally formed of a magnetic material, so that the magnetic poles can be allocated evenly in the circumferential direction. Furthermore, a rotor can be manufactured with few assembly steps. Thereby, the rotor provided with the ring magnet has an advantage that a high-precision brushless motor can be manufactured at low cost.
  • the adhesive may leak from between the core unit and the ring magnet when the rotor is manufactured. If the adhesive leaks to the outside of the rotor, the adhesive may adhere to the outer surface of the rotor or the adhesive may adhere to a jig for assembling the rotor. For this reason, work processes such as inspection and cleaning of the rotor and cleaning of the jig increase, and the manufacturing efficiency of the motor decreases. In addition, after the adhesive attached to the outer surface of the rotor is solidified, it peels off and becomes an adhesive piece, which is scattered in the brushless motor, which may cause the adhesive piece to bite into the motor and cause malfunction. There is a problem in a motor that requires high reliability such as the motor for a brake device described above.
  • An object of the present invention is to improve the quality and manufacturing efficiency of a brushless motor provided with a ring magnet.
  • the brushless motor of the present invention is a brushless motor comprising a stator and a rotor that is rotatably supported inside the stator, the rotor including a cylindrical rotor core through which a shaft is inserted, and the rotor A ring magnet fixed to the outer periphery of the rotor core via an adhesive; and a magnet cover attached to the shaft and covering an axial end surface of the rotor core and the ring magnet.
  • An adhesive pocket communicating with the ring magnet was provided.
  • a method of manufacturing a brushless motor according to the present invention is a method of manufacturing a brushless motor including a stator and a rotor that is rotatably supported inside the stator, and has a rotor core and a diameter larger than that of the rotor core.
  • a mounting step of mounting a magnet cover covering one end surface of the rotor core on the shaft an application step of applying an adhesive to the outer peripheral surface of the rotor core, and from the other end surface side of the rotor core toward the magnet cover.
  • the ring magnet By moving the ring magnet in the axial direction, the ring magnet is fitted to the outside of the rotor core, and an adhesive layer is formed between the rotor core and the ring magnet while adhering to an adhesive pocket provided in the magnet cover.
  • a fitting step for leaking the agent is a method of manufacturing a brushless motor including a stator and a rotor that is rotatably supported inside the stator, and has a rotor core and a diameter larger than
  • the rotor of a brushless motor has a ring magnet fixed to the outer periphery of the rotor core with an adhesive.
  • the axial end surfaces of the rotor core and the ring magnet are covered with a magnet cover attached to the shaft, and the magnet cover has an adhesive pocket.
  • the adhesive is prevented from entering the adhesive pocket and leaking out of the rotor.
  • the adhesive is prevented from adhering to the jig for assembling the rotor, and the work such as cleaning of the jig becomes unnecessary, and the manufacturing efficiency of the motor can be improved. Since the magnet cover is bonded to the rotor core and the ring magnet by the adhesive that has entered the adhesive pocket, the strength of the rotor is increased.
  • FIG. 2 is a perspective view of the rotor shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view of FIG. 5.
  • FIGS. 4A to 4D are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a rotor.
  • FIGS. 4A to 4C are process diagrams showing another method for manufacturing a rotor.
  • the brushless motor 10 includes a motor case 11.
  • the motor case 11 is formed by pressing a metal plate such as deep drawing.
  • the motor case 11 has a bottom wall portion 11a and a cylindrical portion 11b, and has an opening end 12 of the cylindrical portion 11b. Is provided with a flange portion 11c.
  • a bracket 13 made of a resin material is attached to the flange portion 11c by a plurality of screw members 14.
  • a plurality of collars 15 are attached to the bracket 13, and the brushless motor 10 is attached to a member (not shown) by a screw member penetrating each collar 15.
  • the brushless motor 10 can be applied to drive a brake device of an automobile.
  • the motor case 11 is attached to the speed reducer by a screw member that penetrates the collar 15.
  • a stator 16 is fixed to the cylindrical portion 11 b of the motor case 11, and a rotor 17 is rotatably supported inside the stator 16 through an air gap, that is, a gap 18.
  • the rotor 17 has a motor shaft 19.
  • a base end portion of the shaft 19 is rotatably supported by the motor case 11 by a bearing 21, and a distal end portion is rotatably supported by the bracket 13 by a bearing 22.
  • the bearing 21 is attached to a cylindrical portion 23 provided on the bottom wall portion 11 a of the motor case 11, and the bearing 22 is attached to a holder 24 attached to the bracket 13.
  • a pinion gear 25 is attached to the distal end portion.
  • the rotation of the pinion gear 25 is transmitted to the feed screw shaft through a reduction gear mechanism (not shown).
  • the feed screw shaft is screwed to a reciprocating member which is mounted on a caliper of the brake device so as to be capable of reciprocating in the axial direction.
  • the reciprocating member and the claw portion of the caliper opposed to the reciprocating member are provided with pads that are pressed against the brake disc of the electric brake device of the automobile, respectively, and a braking force is applied to the automobile by the brushless motor 10.
  • the rotor 17 has a cylindrical rotor core 26, and the shaft 19 is inserted through the insertion hole 27 of the rotor core 26.
  • a ring magnet 29 is fixed to the outer periphery of the rotor core 26 by an adhesive 28.
  • the insertion hole 27 is provided with a plurality of concave grooves 31 extending in the axial direction.
  • the rotor core 26 is formed by laminating a plurality of metal plates (electromagnetic steel plates) punched into a substantially ring shape by pressing. Each metal plate is formed with a through hole 32 for positioning during lamination and a through hole 33 for reducing the weight of the rotor core 26.
  • the ring magnet 29 is formed by alternately magnetizing N and S poles as magnetic poles in a circumferential direction on a cylindrical member made of a magnetic material.
  • the ring magnet 29 shown in FIG. 3 has 10 magnetic poles magnetized in the circumferential direction, and the rotor 17 has 10 poles.
  • the boundary portion of the magnetic pole of the ring magnet 29 is indicated by a broken line.
  • the brushless motor 10 is a ring magnet type, and unlike the surface magnet type or embedded magnet type rotor, as described above, the magnetic poles can be evenly allocated in the circumferential direction and the number thereof is small.
  • the rotor 17 can be manufactured with assembly man-hours. In the surface magnet type rotor, it is conceivable that the arc-shaped magnet attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member is detached, but the durability of the motor can be improved by the ring magnet 29.
  • the stator 16 has a substantially cylindrical stator core 34. As shown in FIG. 3, the stator core 34 is formed by combining nine tooth portions 35 in the circumferential direction. Each tooth part 35 is formed by laminating a plurality of metal plates (electromagnetic steel plates) punched by press working. Each metal plate is provided with a through hole (not shown) for positioning during lamination. An insulator 36 made of an insulating resin material is attached to each of the teeth portions 35, and a coil 37 is wound around the outside of the insulator 36. Coils 37 are wound around nine teeth portions 35, and the stator 16 shown in FIG. 3 has nine coils 37.
  • Each coil 37 constitutes three phases of a U phase, a V phase, and a W phase in order in the circumferential direction, and each phase is formed by three coils 37.
  • a bus bar unit 38 is disposed on the end surface of the stator 16 on the front end side.
  • the bus bar unit 38 electrically connects the terminals of each coil 37 and an external power source.
  • a sensor disk 41 is attached to the shaft 19 in order to detect the position of the rotor 17 in the rotational direction.
  • the sensor disk 41 has a base part 42 including a cylindrical part 42a fitted to the shaft 19 and a disk part 42b provided at one end of the cylindrical part 42a, and an annular part 43 provided in the cylindrical part 42a.
  • the annular portion 43 is provided with a magnet.
  • a sensor substrate 44 is attached to the bracket 13 so as to face the sensor disk 41, and a hall element 45 that is sensitive to the magnetic force of a magnet provided on the sensor disk 41 is provided.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a motor rotation control circuit.
  • the rotation control circuit has three Hall elements 45a to 45c corresponding to the three-phase coils, and each Hall element is attached to the sensor substrate 44 shown in FIG. 2 as described above. Although one Hall element 45 is shown in the sensor substrate 44 of FIG. 2, three Hall elements 45a to 45c are provided on the sensor substrate 44 while being shifted in the circumferential direction.
  • Each Hall element 45a to 45c detects the magnetic flux provided by the magnet provided in the annular portion 43, and outputs a detection signal when the polarity of the magnetic pole portion of the rotor 17 changes from the N pole to the S neutral point. This is a magnetic field detection element to be output.
  • the position of the rotor 17 is detected based on the detection signal from the hall element, and the energization switching operation for each coil 37 is performed.
  • the sensor for detecting the rotation position is not limited to the Hall element, but an electronic element having a comparator function and a Hall IC in which the Hall element is integrated into one chip may be used.
  • the motor rotation control circuit has an inverter circuit 46 for controlling the drive current for each of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 37.
  • the inverter circuit 46 is a three-phase full-bridge inverter circuit, and includes two switching elements T1 and T2, two switching elements T3 and T4, and two switching elements T5 and T6 connected in series. Each is connected to the positive and negative output terminals of the DC power supply 47.
  • One connection terminal of the U-phase coil 37 is connected between the two switching elements T1 and T2.
  • One connection terminal of the V-phase coil 37 is connected between the two switching elements T3 and T4.
  • One connection terminal of the W-phase coil 37 is connected between the two switching elements T5 and T6.
  • connection terminals of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 37 are connected to each other, and each coil 37 is star-connected.
  • connection system it is good also as a delta connection.
  • the commutation operation for each coil 37 is controlled by adjusting the timing of the control signal supplied to each switching element.
  • the motor rotation control circuit has a controller 48, and a control signal is sent from the controller 48 to the inverter circuit 46 via a control signal output circuit 49. Detection signals of the hall elements 45a to 45c as the rotational position detection sensors are sent to the rotor position detection circuit 50. A signal is sent from the rotor position detection circuit 50 to the controller 48.
  • the controller 48 includes a microprocessor that calculates a control signal and a memory that stores a control program, data, and the like.
  • the inverter circuit 46, the controller 48, the rotor position detection circuit 50, etc. are provided outside the motor, and the lead wires for connecting one connection terminal of each phase coil and the inverter circuit 46 are shown in FIG. Thus, it is guided to the outside through the cable guide 51 provided in the bracket 13. Lead wires connecting the three Hall elements 45a to 45c and the rotor position detection circuit 50 are guided to the outside through the brackets and the cable guides 52 provided on the 13.
  • FIG. 5 is a perspective view of the rotor shown in FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view of FIG.
  • a core mounting portion 19a to which the rotor core 26 is mounted is provided on the base end side of the shaft 19, and the core mounting portion 19a has a larger diameter than other portions.
  • the magnet cover 53 is mounted on the shaft 19 close to the core mounting portion 19a.
  • the magnet cover 53 is made of a resin material, has a boss portion 54 fitted to the outer peripheral surface of the shaft 19, and a disc-shaped main body portion 55 extending radially outward from the boss portion 54. 26 and one end face of the ring magnet 29 in the axial direction are covered.
  • the main body 55 of the magnet cover 53 is provided with an inner rib 56 that protrudes toward the radially inner portion of the rotor core 26.
  • the inner rib 56 is concentric with the shaft 19. That is, it is concentric with the central axis of the shaft 19 and is circular when viewed from the axial direction of the shaft 19.
  • the main body 55 is provided with an outer rib 57 that protrudes toward the ring magnet 29.
  • the outer rib 57 is provided on the main body portion 55 so as to be positioned radially outward from the inner rib 56 and is concentric with the inner rib 56.
  • An adhesive pocket 58 is formed by the inner rib 56, the outer rib 57, and the portion of the main body 55 between these ribs.
  • the adhesive pocket 58 has an annular groove shape, and the adhesive pocket 58 opens toward the axial end surfaces of the rotor core 26 and the ring magnet 29.
  • the adhesive pocket 58 communicates with a gap between the outer peripheral surface of the rotor core 26 and the inner peripheral surface of the ring magnet 29, that is, a portion where the adhesive 28 is interposed.
  • the magnet cover 53 is bonded to the rotor core 26 and the ring magnet 29 by the adhesive 28 that has entered the adhesive pocket 58.
  • the magnet cover 53 is disposed inside the motor with respect to the sensor disk 41 as shown in FIG. 2. Therefore, even if the magnet cover 53 is separated from the rotor core 26 and the ring magnet 29, the axial displacement of the magnet cover 53 is suppressed by the sensor disk 41.
  • the rotor core 26 and the magnet cover 53 may be separate members, or an integrated member in which the metal rotor core 26 and the resin magnet cover 53 are combined in advance. In the form of separate members, the rotor core 26 and the magnet cover 53 are sequentially attached to the shaft 19. On the other hand, when the integrated member is used, the assembly of the rotor core 26 and the magnet cover 53 is attached to the shaft 19. In order to manufacture the integrated rotor core 26 in which the magnet cover 53 is integrated, the magnet cover 53 is insert-molded in a state where a metal plate for forming the rotor core 26 is arranged in a resin molding die.
  • the rotor core 26 can be manufactured by laminating a metal plate combined with a resin on another metal plate. Further, the magnet cover 53 may be insert-molded on the rotor core 26 after the rotor core 26 is assembled by laminating a plurality of metal plates.
  • FIG. 9 is an assembly process diagram showing a method for manufacturing the rotor 17.
  • the rotor core 26 and the magnet cover 53 are separate members.
  • FIG. 9A shows a first mounting process in which the rotor core 26 is mounted on the shaft 19.
  • the shaft 19 is mounted on the shaft 19 in the axial direction as indicated by an arrow from the upper end side, that is, one end side of the shaft 19 with the base end portion on the lower side.
  • the shaft 19 is inserted into the rotor core 26, and the rotor core 26 is fixed at the position of the core mounting portion 19a as shown in FIG. 9B.
  • a magnet cover 53 is attached to the shaft 19.
  • the magnet cover 53 is mounted on the shaft in the axial direction as indicated by an arrow from the one end side of the shaft 19.
  • the inner rib 56 contacts the radially inner portion of one end face of the rotor core 26.
  • an extremely thin gap 61 having a width dimension in the axial direction of about 0.1 mm is formed.
  • the width dimension of the gap 61 in the axial direction is set to 0.05 to 0.15 mm.
  • a thickness gauge may be disposed between the end surface of the rotor core 26 and the magnet cover 53 when the magnet cover 53 is attached to the shaft 19.
  • the shaft 19 is turned upside down as shown in FIG. Under this state, the adhesive 28 is applied to the outer peripheral surface 26 a of the rotor core 26.
  • the adhesive 28 is spirally formed on the outer peripheral surface 26a by rotating the rotor core 26 while moving the nozzle 28 along the rotor core 26 while discharging the adhesive 28 from a nozzle (not shown).
  • FIG. 9C shows a state in which the adhesive 28 is applied to the outer peripheral surface 26a in this way.
  • the application method of the adhesive 28 is not limited to such a method, and the adhesive 28 may be applied to the outer peripheral surface 26a by a brush, or may be applied by spraying.
  • FIG. 9D a state in which the ring magnet 29 is fitted to the outside of the rotor core 26 from the other end face side of the rotor core 26 and moved in the axial direction toward the magnet cover 53 is indicated by a two-dot chain line.
  • the ring magnet 29 is moved to a position where it abuts against the magnet cover 53 and the ring magnet 29 is fitted to the rotor core 26, the ring magnet 29 is positioned outside the magnet cover 53 as shown by the solid line in FIG. It abuts on the rib 57.
  • FIG. 9D a state in which the ring magnet 29 is fitted to the outside of the rotor core 26 from the other end face side of the rotor core 26 and moved in the axial direction toward the magnet cover 53 is indicated by a two-dot chain line.
  • the end portion of the ring magnet 29 is provided with a tapered surface 62 whose diameter increases toward the end surface, and a position where the ring magnet 29 contacts the magnet cover 53.
  • the adhesive 28 applied to the outer peripheral surface 26a surely enters the inner peripheral surface 29a of the ring magnet 29.
  • the axial position of the ring magnet 29 with respect to the rotor core 26 is positioned, and an adhesive is provided between the outer peripheral surface 26a of the rotor core 26 and the inner peripheral surface 29a of the ring magnet 29.
  • An adhesive layer made of 28 is formed. Further, a part of the adhesive 28 applied to the outer peripheral surface 26 a is pushed toward the magnet cover 53 by the end surface of the ring magnet 29, and the adhesive 28 enters the adhesive pocket 58.
  • the air in the adhesive pocket 58 is discharged from the gap 61 inward in the radial direction.
  • the gap 61 is provided between the inner rib 56 and the magnet cover 53, air is discharged from the adhesive pocket 58 to the outside by the adhesive 28 pushed into the adhesive pocket 58. 28 can easily enter the adhesive pocket 58.
  • the outer rib 57 is in contact with the ring magnet 29 and prevents the adhesive 28 from leaking out of the rotor 17.
  • the adhesive 28 is prevented from leaking out of the rotor 17, the adhesive is prevented from adhering to the assembly jig for assembling the rotor 17, thereby improving the manufacturing efficiency of the brushless motor 10. Can do.
  • the end face of the rotor core 26 and the magnet cover 53 are bonded by the adhesive 28 that has entered the adhesive pocket 58, the fixing strength of the rotor core 26 and the magnet cover 53 to the shaft 19 is increased.
  • the amount of the adhesive 28 applied to the outer peripheral surface 26a of the rotor core 26 is preferably an amount that does not leak from the adhesive pocket 58 when the ring magnet 29 is fitted to the outside of the rotor core 26. If the adhesive 28 flows out from the adhesive pocket 58 toward the shaft 19 through the space between the rotor core 26, the adhesive 28 enters the gap between the shaft 19 and the magnet cover 53, and the rotor 17 The adhesive strength between the shaft 19 and the magnet cover 53 is increased without the adhesive 28 leaking to the outside.
  • the inner rib 56 is lightly brought into contact with the end face of the rotor core 26 while the end face of the ring magnet 29 is brought into strong contact with the outer rib 57.
  • the end surface of the ring magnet 29 is in close contact with the outer rib 57, and the adhesive 28 can be prevented from leaking from between the outer rib 57 and the ring magnet 29.
  • the adhesive 28 uses a thermosetting adhesive
  • the rotor 17 is subjected to heat treatment after the fitting step, and the adhesive 28 is cured.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a modification of the magnet cover 53.
  • a plurality of air vent grooves 61 a are provided on the end face of the inner rib 56 of the magnet cover 53.
  • the depth dimension of the groove 61a is 0.05 to 0.15 mm, and the groove 61a is exaggerated in FIG.
  • the air vent groove 61 a may be provided in the portion of the rotor core 26 where the inner rib 56 of the magnet cover 53 abuts without providing the air vent groove 61 a in the magnet cover 53.
  • FIG. 10 is a process diagram showing another method for manufacturing the rotor 17.
  • FIG. 10A shows the integrated rotor core 26 in which the rotor core 26 and the magnet cover 53 are combined in advance by insert molding as described above. Also in the integrated rotor core 26, a gap 61 is provided between the rotor core 26 and the inner rib 56 of the magnet cover 53 in the same manner as described above.
  • FIG. 10B shows a state where the integral rotor core 26 is mounted on the shaft 19.
  • FIG. 10C shows a state where the rotor core 26 is mounted to a position where it fits into the core mounting portion 19a.
  • the adhesive 28 is applied to the outer peripheral surface of the rotor core 26 in the application step shown in FIG. 9C. Further, the ring magnet 29 is fitted to the outside of the rotor core 26 in the fitting step shown in FIG.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • the number of magnetic poles magnetized in the rotor 17 is not limited to the illustrated 10 poles, and may be 2 poles, 4 poles, 8 poles, or the like.
  • the number of the teeth portions 35 of the stator 16 around which the coil 37 is wound is not limited to nine as illustrated, and any number may be used as long as it is a multiple of 3, such as three or six.

Abstract

リングマグネットを備えたブラシレスモータの製造効率を向上する。ブラシレスモータは、ステータの内部に回転自在に軸支されるロータ17を備えており、ロータ17は、シャフト19が挿通される円筒形状のロータコア26と、ロータコア26の外周に接着剤28を介して固定されるリングマグネット29と、マグネットカバー53とを有している。マグネットカバー53は、ロータコア26およびリングマグネット29の軸方向端面を覆う。マグネットカバー53には、ロータコア26とリングマグネット29との間に連通する接着剤ポケット58が設けられている。

Description

ブラシレスモータおよびその製造方法
 本発明は、コアユニットに接着されるリングマグネットからなるロータを有するブラシレスモータの技術に関する。
 ブラシレスモータは、磁界用マグネットが設けられたロータと、電機子巻き線が設けられたステータとを有している。ロータの位置は磁気感応素子であるホール素子により検出し、ホール素子の検出信号に基づいて各ステータコイルに対する通電タイミングがインバータにより制御される。ロータには、ロータの外周に複数のマグネットを貼り付けられた表面磁石型(SPM)と、複数の永久磁石をロータに埋め込んだ埋込磁石型(IPM)とがある。さらに、ロータにはリングマグネットを備えたタイプがあり、このタイプのロータは、磁性材料からなる円筒部材に磁極としてのN極とS極が円周方向にずらして交互に着磁されたリングマグネットを備えている。
 特許文献1、2は、それぞれリングマグネットを備えたロータつまり回転子を開示している。
 一方、特許文献3はブラシレスモータを有する車両のパーキング用のブレーキ装置を開示しており、このブレーキ装置は、車軸に取り付けられたブレーキディスクの一部を跨ぐように配置されるキャリパを有している。キャリパはピストンが設けられたシリンダ部と、シリンダ部にディスクを介して対向する爪部とを備え、ピストンと爪部とにはブレーキディスクに押圧されるパッドが設けられている。ブレーキペダルが操作されると、ピストンに液圧が供給されてブレーキディスクにはそれぞれのパッドが押圧されて車軸に制動力が加えられる。ブラシレスモータにより減速機を介して回転駆動される送りねじ部材がピストンにねじ結合されており、パーキングブレーキスイッチが操作されると、送りねじ部材によりピストンが駆動されて車軸に制動力が加えられる。特許文献3はパーキング用のブレーキ装置であるが、パッドが設けられた往復動部材をピストンに代えてモータ駆動するようにすると、車両走行時にも使用される電動ブレーキとなる。
特開平8-182294号公報 特開2003-174745号公報 特開2016-125512号公報
 リングマグネットを備えたロータは、磁性材料により一体に形成された円筒形状の部材に、磁極を着磁することにより形成されるので、円周方向に均等に磁極を割り付けることができる。さらに、少ない組み立て工数でロータを製造することができる。これにより、リングマグネットを備えたロータは、高精度のブラシレスモータを低コストで製造することができるというメリットがある。
 しかしながら、リングマグネットはシャフトに取り付けられたコアユニットの外側に接着剤により固定されるので、ロータの製造時に、コアユニットとリングマグネットとの間から接着剤が漏れてしまうことがある。接着剤がロータの外部に漏出すると、ロータの外面に接着剤が付着したり、ロータ組立用の治具に接着剤が付着したりすることがある。このため、ロータの点検や清掃、治具の清掃などの作業工程が増加し、モータの製造効率が低下することになる。また、ロータの外面に付着した接着剤が固化した後に、剥がれて接着剤片となり、ブラシレスモータ内に飛散することで、接着剤片がモータに噛み込み、動作不良を引き起こす可能性があり、特に上述のブレーキ装置用モータのような高信頼性が要求されるモータにあって、課題である。
 本発明の目的は、リングマグネットを備えたブラシレスモータの品質および製造効率を向上することにある。
 本発明のブラシレスモータは、ステータと、該ステータの内部に回転自在に軸支されるロータと、を備えたブラシレスモータであって、前記ロータは、シャフトが挿通される円筒形状のロータコアと、該ロータコアの外周に接着剤を介して固定されるリングマグネットと、前記シャフトに取り付けられ、前記ロータコアおよび前記リングマグネットの軸方向端面を覆うマグネットカバーと、を有し、該マグネットカバーに、前記ロータコアと前記リングマグネットとの間に連通する接着剤ポケットを設けた。
 本発明のブラシレスモータの製造方法は、ステータと、該ステータの内部に回転自在に軸支されるロータと、を備えたブラシレスモータの製造方法であって、ロータコアと、該ロータコアよりも大径であって前記ロータコアの一方の端面を覆うマグネットカバーとをシャフトに装着する装着工程と、前記ロータコアの外周面に接着剤を塗布する塗布工程と、前記ロータコアの他方の端面側から前記マグネットカバーに向けてリングマグネットを軸方向に移動することにより前記ロータコアの外側に嵌着し、前記ロータコアと前記リングマグネットとの間に接着剤層を形成しつつ、前記マグネットカバーに設けられた接着剤ポケットに接着剤を漏出させる嵌着工程と、を有する。
 ブラシレスモータのロータは、ロータコアの外周に接着剤により固定されるリングマグネットを有し、ロータコアとリングマグネットの軸方向端面は、シャフトに取り付けられるマグネットカバーにより覆われ、マグネットカバーには接着剤ポケットが設けられているので、ロータコアの外周にリングマグネットを嵌着させるときには、接着剤は接着剤ポケット内に入り込んで、ロータの外部に漏出することが防止される。これにより、ロータ組立用の治具に接着剤が付着することが防止され、治具の清掃などの作業が不要となり、モータの製造効率を向上させることが可能となる。接着剤ポケット内に入り込んだ接着剤により、マグネットカバーはロータコアとリングマグネットとに接着されるので、ロータの強度が高められる。
一実施の形態であるブラシレスモータを示す斜視図である。 図1の縦断面図である。 図2の横断面図である。 モータの回転制御回路を示すブロック図である。 図1に示されたロータの斜視図である。 図5の拡大縦断面図である。 図6の横断面図である。 マグネットカバーの変形例を示す斜視図である。 (A)~(D)はロータの製造方法の一例を示す工程図である。 (A)~(C)はロータの他の製造方法を示す工程図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2に示されるように、ブラシレスモータ10はモータケース11を備えている。モータケース11は、金属板を深絞り等のプレス加工を施すことにより形成され、図2に示されるように、底壁部11aと円筒部11bを有し、円筒部11bの開口端部12にはフランジ部11cが設けられている。フランジ部11cには、樹脂材料からなるブラケット13が複数のねじ部材14により取り付けられる。
 ブラケット13には複数のカラー15が取り付けられており、それぞれのカラー15を貫通するねじ部材により、ブラシレスモータ10は図示しない部材に取り付けられる。このブラシレスモータ10は、自動車のブレーキ装置駆動用に適用することができ、その場合には、モータケース11はカラー15を貫通するねじ部材により減速機に取り付けられる。
 図2に示されるように、モータケース11の円筒部11bには、ステータ16が固定され、ステータ16の内部にはロータ17がエアギャップつまり隙間18を介して回転自在に軸支される。ロータ17はモータのシャフト19を有し、シャフト19の基端部は軸受21によりモータケース11に回転自在に軸支され、先端部は軸受22によりブラケット13に回転自在に軸支される。軸受21は、モータケース11の底壁部11aに設けられた筒部23に装着され、軸受22はブラケット13に取り付けられたホルダー24に装着される。
 シャフト19の図2における下端部をシャフト19の基端部とし、上端部を先端部とすると、先端部にはピニオンギヤ25が取り付けられる。ピニオンギヤ25の回転は、図示しない減速歯車機構を介して送りねじ軸に伝達される。送りねじ軸は、ブレーキ装置のキャリパに軸方向に往復動自在に装着された往復動部材にねじ結合されている。往復動部材とこれに対向するキャリパの爪部とには、それぞれ自動車の電動ブレーキ装置のブレーキディスクに押圧されるパッドが設けられており、ブラシレスモータ10により自動車には制動力が加えられる。
 図3に示されるように、ロータ17は円筒形状のロータコア26を有し、ロータコア26の挿通孔27にはシャフト19が貫通して挿入される。ロータコア26の外周には接着剤28によりリングマグネット29が固定される。挿通孔27には複数の凹溝31が軸方向に延びて設けられている。ロータコア26は、プレス加工により略環状に打ち抜かれた金属板(電磁鋼板)を複数枚積層することにより形成される。それぞれの金属板には、積層時の位置決め用の貫通孔32と、ロータコア26の軽量化のための貫通孔33とが形成されている。
 リングマグネット29は、磁性材料からなる円筒形状の部材に、磁極としてのN極とS極とを円周方向にずらして交互に着磁することにより形成される。図3に示されるリングマグネット29には、円周方向に10個の磁極が着磁されており、ロータ17は10極の極数を有している。図3においては、リングマグネット29の磁極の境界部分が破線で示されている。このように、ブラシレスモータ10は、リングマグネット型であり、前述のように、表面磁石型や埋込磁石型のロータと相違して、円周方向に均等に磁極を割り付けることができるとともに、少ない組み立て工数でロータ17を製造することができる。表面磁石型のロータは、円筒形状の部材の外周面に貼り付けられた円弧形状の磁石が外れることが考えられるが、リングマグネット29によりモータの耐久性を向上させることができる。
 ステータ16は、略円筒形状のステータコア34を有している。ステータコア34は、図3に示されるように、9つのティース部35を円周方向に組み合わせることにより形成される。それぞれのティース部35は、プレス加工により打ち抜かれた金属板(電磁鋼板)を複数枚積層することにより形成される。それぞれの金属板には、積層時の位置決め用の図示省略した貫通孔が設けられている。それぞれのティース部35には絶縁性の樹脂材料からなるインシュレータ36が装着され、インシュレータ36の外側にはコイル37が巻き付けられている。9つのティース部35にコイル37が巻き付けられており、図3に示されるステータ16は、9つのコイル37を有している。
 それぞれのコイル37は、円周方向に順にU相、V相、W相の3相を構成し、それぞれの相は、3つのコイル37により形成される。図2に示されるように、ステータ16の先端側の端面にはバスバーユニット38が配置されている。バスバーユニット38により各コイル37の端子と外部電源とが電気的に接続される。シャフト19には、ロータ17の回転方向の位置を検出するために、センサディスク41が取り付けられている。センサディスク41は、シャフト19に嵌合される円筒部42aと円筒部42aの一端に設けられたディスク部42bとを備えた基部42と、円筒部42aに設けられた環状部43とを有し、環状部43にはマグネットが設けられている。ブラケット13には、センサディスク41に対向してセンサ基板44が取り付けられており、センサディスク41に設けられたマグネットの磁力に感応するホール素子45が設けられている。
 図4はモータの回転制御回路を示すブロック図である。回転制御回路は、3相のコイルに対応させて3つのホール素子45a~45cを有し、それぞれのホール素子は上述のように、図2に示したセンサ基板44に取り付けられている。図2のセンサ基板44には、1つのホール素子45が示されているが、円周方向にずらして3つのホール素子45a~45cがセンサ基板44に設けられている。それぞれのホール素子45a~45cは、環状部43に設けられたマグネットの磁束を検出することにより、ロータ17の磁極部の極性がN極からS極の中性点となったときに検出信号を出力する磁界検出素子であり、ホール素子からの検出信号に基づいてロータ17の位置を検出し、それぞれのコイル37に対する通電切換動作が行われる。回転位置を検出するためのセンサとしては、ホール素子のみに限られず、コンパレータの機能を有する電子素子とホール素子をワンチップ化したホールICを用いるようにしても良い。
 モータの回転制御回路は、U相、V相およびW相の各コイル37に対する駆動電流を制御するためのインバータ回路46を有している。インバータ回路46は、3相フルブリッジインバータ回路であり、それぞれ直列に接続された2つのスイッチング素子T1、T2と、2つのスイッチング素子T3、T4と、2つのスイッチング素子T5、T6とを有し、それぞれは直流電源47の正極と負極の出力端子に接続される。2つのスイッチング素子T1、T2の間には、U相のコイル37の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子T3、T4の間には、V相のコイル37の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子T5、T6の間には、W相のコイル37の一方の接続端子が接続される。U相、V相およびW相のそれぞれのコイル37の他方の接続端子は、相互に接続されており、各コイル37はスター結線となっている。なお、結線方式としては、デルタ結線としても良い。それぞれのスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングを調整することにより、各コイル37に対する転流動作が制御される。
 モータの回転制御回路は、コントローラ48を有しており、コントローラ48からは制御信号出力回路49を介してインバータ回路46に制御信号が送られる。回転位置検出センサとしてのホール素子45a~45cの検出信号は、回転子位置検出回路50に送られる。回転子位置検出回路50からはコントローラ48に信号が送られる。コントローラ48は制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラムおよびデータ等が格納されるメモリとを有している。
 インバータ回路46、コントローラ48、回転子位置検出回路50等はモータの外部に設けられており、各相のコイルの一方の接続端子とインバータ回路46とを接続するリード線は、図1に示されるように、ブラケット13に設けられたケーブルガイド51を通って外部に案内される。3つのホール素子45a~45cと回転子位置検出回路50とを接続するリード線は、ブラケットと13に設けられたケーブルガイド52を通って外部に案内される。
 図5は図1に示されたロータの斜視図であり、図6は図5の拡大縦断面図である。シャフト19の基端部側にはロータコア26が装着されるコア装着部19aが設けられており、コア装着部19aは他の部分よりも大径である。コア装着部19aに近付けてマグネットカバー53がシャフト19に装着される。マグネットカバー53は、樹脂材料からなり、シャフト19の外周面に嵌合されるボス部54と、ボス部54から径方向外方に延在する円板形状の本体部55とを有し、ロータコア26とリングマグネット29の一方の軸方向端面を覆う。
 マグネットカバー53の本体部55には、ロータコア26の径方向の内側部分に向けて突出する内側リブ56が設けられている。内側リブ56はシャフト19と同心円である。つまり、シャフト19の中心軸と同心であり、かつシャフト19の軸方向から見て円形である。本体部55には、リングマグネット29に向けて突出する外側リブ57が設けられている。外側リブ57は、内側リブ56よりも径方向外方に位置させて本体部55に設けられており、内側リブ56と同心円である。内側リブ56と外側リブ57と本体部55におけるこれらのリブの間の部分により、接着剤ポケット58が形成される。接着剤ポケット58は環状溝形状であり、ロータコア26とリングマグネット29の軸方向端面に向けて接着剤ポケット58は開口する。接着剤ポケット58は、ロータコア26の外周面とリングマグネット29の内周面との間の隙間、つまり接着剤28が介在する部分に連通する。
 接着剤ポケット58内に入り込んだ接着剤28により、マグネットカバー53はロータコア26とリングマグネット29に接着される。マグネットカバー53は、ロータ17がステータ16に組み込まれると、図2に示されるように、センサディスク41よりもモータの内側に配置される。したがって、マグネットカバー53がロータコア26とリングマグネット29から離れたとしても、マグネットカバー53の軸方向のずれ移動は、センサディスク41により抑制される。
 ロータコア26とマグネットカバー53とを別部材としても良く、金属製のロータコア26と樹脂製のマグネットカバー53とを予め組み合わせた一体型部材としても良い。別部材とした形態においては、ロータコア26とマグネットカバー53とが順次シャフト19に装着される。一方、一体型部材とした場合には、ロータコア26とマグネットカバー53の組立体がシャフト19に装着される。マグネットカバー53が一体となった一体型のロータコア26を製造するには、ロータコア26を形成するための金属板を樹脂成形金型に配置した状態でマグネットカバー53をインサート成形する。インサート成形するときには、金属板に凹凸部や貫通孔を予め形成しておけば、樹脂と金属板との密着性が高められる。樹脂と組み合わされた金属板を他の金属板に積層することにより、ロータコア26を製造することができる。また、複数枚の金属板を積層してロータコア26を組み立てた後に、マグネットカバー53をロータコア26にインサート成形しても良い。
 図9はロータ17の製造方法を示す組立工程図である。このロータ17はロータコア26とマグネットカバー53とが別部材となっている。図9(A)は、シャフト19にロータコア26を装着している第1の装着工程を示す。第1の装着工程においては、シャフト19は基端部を下側として、シャフト19の上方端側つまり一端部側からロータコア26が矢印で示されるようにシャフト19に軸方向に装着される。これにより、シャフト19はロータコア26の内部に挿入され、図9(B)に示されるように、コア装着部19aの位置にロータコア26が固定される。
 ロータコア26に続いて、図9(B)に示されるように、シャフト19にマグネットカバー53が装着される。シャフト19にマグネットカバー53を装着する第2の装着工程においては、シャフト19の一端部側からマグネットカバー53が矢印で示されるようにシャフトに軸方向に装着される。これにより、内側リブ56はロータコア26の一方の端面の径方向内側部分に当接する。内側リブ56をロータコア26に軽く当接させると、内側リブ56の端面とロータコア26の端面との少なくともいずれか一方の表面粗さによって、内側リブ56とロータコア26との間には、図9(D)に示されるように、軸方向の幅寸法が0.1mm程度の極薄い幅の空隙61が形成される。この空隙61の軸方向の幅寸法としては、0.05~0.15mmに設定される。空隙61の幅寸法を一定値に設定するには、シャフト19にマグネットカバー53を装着するときに、厚みゲージをロータコア26の端面とマグネットカバー53との間に配置するようにしても良い。
 内側リブ56をロータコア26の径方向内側部分に当接させてマグネットカバー53がシャフト19に装着された後に、図9(C)に示されるように、シャフト19は上下が反転される。この状態のもとで、ロータコア26の外周面26aに接着剤28が塗布される。この塗布工程においては、接着剤28を図示しないノズルから吐出させながら、ロータコア26を回転させるとともにノズルをロータコア26に沿って軸方向に移動させることにより、外周面26aに螺旋状に接着剤28が塗布される。図9(C)は、このようにして、接着剤28が外周面26aに塗布された状態を示す。接着剤28の塗布方式としては、このような方式に限定されることなく、刷毛により接着剤28を外周面26aに塗布するようにしても良く、スプレーにより塗布するようにしても良い。
 図9(D)においては、ロータコア26の他方の端面側からリングマグネット29をロータコア26の外側に嵌め合わせて、マグネットカバー53に向けて、軸方向に移動させている状態が二点鎖線で示されている。リングマグネット29をマグネットカバー53に当接させる位置まで移動させて、リングマグネット29をロータコア26に嵌着させると、図9(D)において実線で示すように、リングマグネット29がマグネットカバー53の外側リブ57に当接される。リングマグネット29の端部には、図9(D)に示されるように、端面に向けて径が大きくなったテーパ面62が設けられており、リングマグネット29をマグネットカバー53に当接させる位置まで移動させときに、外周面26aに塗布された接着剤28は確実にリングマグネット29の内周面29aの内部に入り込む。
 リングマグネット29がマグネットカバー53に当接されると、リングマグネット29のロータコア26に対する軸方向の位置が位置決めされ、ロータコア26の外周面26aとリングマグネット29の内周面29aとの間に接着剤28からなる接着剤層が形成される。さらに、外周面26aに塗布された接着剤28の一部は、リングマグネット29の端面によりマグネットカバー53に向けて押されて、接着剤28は接着剤ポケット58内に入り込む。
 接着剤28が接着剤ポケット58内に入り込むと、接着剤ポケット58内のエアは、空隙61から径方向内方に向けて排出される。このように、内側リブ56とマグネットカバー53との間に空隙61を設けると、接着剤ポケット58に押し込まれる接着剤28により、接着剤ポケット58内からエアが外部に排気されるので、接着剤28を容易に接着剤ポケット58内に入り込ませることができる。外側リブ57はリングマグネット29に当接しており、接着剤28がロータ17の外部に漏出することが防止される。このように、接着剤28がロータ17の外部に漏出することが防止されると、ロータ17を組み立てる組立治具に接着剤が付着することが防止され、ブラシレスモータ10の製造効率を向上させることができる。さらに、接着剤ポケット58内に入り込んだ接着剤28により、ロータコア26の端面とマグネットカバー53とが接着されるので、ロータコア26とマグネットカバー53のシャフト19に対する固定強度が高められる。
 ロータコア26の外周面26aへの接着剤28の塗布量は、リングマグネット29をロータコア26の外側に嵌着したときに、接着剤ポケット58から漏出しない量とすることが好ましいが、内側リブ56とロータコア26との間を通って接着剤ポケット58からシャフト19に向けて接着剤28を流出させるようにすれば、シャフト19とマグネットカバー53との間の隙間に接着剤28が入り込み、ロータ17の外部には接着剤28が漏出することなく、シャフト19とマグネットカバー53との接着強度が高められる。そのためには、内側リブ56をロータコア26の端面に軽く当接させる一方、外側リブ57にリングマグネット29の端面を強く当接させる。これにより、リングマグネット29の端面は外側リブ57に密着し、外側リブ57とリングマグネット29との間から接着剤28が漏出することを防止できる。接着剤28が熱硬化性の接着剤を用いた場合には、嵌着工程の後に、ロータ17は加熱処理されて接着剤28が硬化される。
 図8はマグネットカバー53の変形例を示す斜視図である。マグネットカバー53の内側リブ56の端面には、複数の空気抜き用の溝61aが設けられている。このように、マグネットカバー53に溝61aを設けると、接着剤ポケット58に接着剤28が入り込むときに、接着剤ポケット58から空気抜き用の溝61aを介してエアを外部に排出することができる。なお、溝61aの深さ寸法は、0.05~0.15mmであり、図8においては、溝61aが誇張して示されている。なお、空気抜き用の溝61aをマグネットカバー53に設けることなく、ロータコア26のうち、マグネットカバー53の内側リブ56が当接する部分に、空気抜き用の溝61aを設けるようにしても良い。
 図10は、ロータ17の他の製造方法を示す工程図である。図10(A)は、上述のように、ロータコア26とマグネットカバー53とが予めインサート成形により組み合わせられた一体型のロータコア26を示す。一体型のロータコア26においても、ロータコア26とマグネットカバー53の内側リブ56との間には、上述した場合と同様に、空隙61が設けられている。図10(B)は、一体型のロータコア26をシャフト19に装着している状態を示す。図10(C)は、ロータコア26がコア装着部19aに嵌合する位置まで装着された状態を示す。
 このようにして、シャフト19にロータコア26とマグネットカバー53とが装着された後に、図9(C)に示した塗布工程においてロータコア26の外周面に接着剤28が塗布される。さらに、図9(D)に示した嵌着工程においてロータコア26の外側にリングマグネット29が嵌着される。
 本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ロータ17に着磁される磁極の極数は、図示した10極に限られず、2極、4極、8極等とすることもできる。さらに、コイル37が巻き付けられるステータ16のティース部35の数は、図示した9つに限られず、3個、6個等の3の倍数であれば、いつくでも良い。
11  モータケース
13  ブラケット
16  ステータ
17  ロータ
19  シャフト
19a  コア装着部
26  ロータコア
26a  外周面
28  接着剤
29  リングマグネット
29a  内周面
34  ステータコア
35  ティース部
36  インシュレータ
37  コイル
38  バスバーユニット
41  センサディスク
42  基部
43  環状部
44  センサ基板
45a~45c  ホール素子
53  マグネットカバー
54  ボス部
55  本体部
56  内側リブ
57  外側リブ
58  接着剤ポケット
61  空隙
61a  溝
62  テーパ面

Claims (11)

  1.  ステータと、
     該ステータの内部に回転自在に軸支されるロータと、
    を備えたブラシレスモータであって、
     前記ロータは、
     シャフトが挿通される円筒形状のロータコアと、
     該ロータコアの外周に接着剤を介して固定されるリングマグネットと、
     前記シャフトに取り付けられ、前記ロータコアおよび前記リングマグネットの軸方向端面を覆うマグネットカバーと、を有し、
     該マグネットカバーに、前記ロータコアと前記リングマグネットとの間に連通する接着剤ポケットを設けた、ブラシレスモータ。
  2.  請求項1記載のブラシレスモータにおいて、
     前記マグネットカバーは、
     径方向に延在する本体部と、
     該本体部に設けられ、前記ロータコアに向けて突出し前記シャフトと同心円の内側リブと、
     前記本体部に前記内側リブよりも径方向外方に設けられ、前記リングマグネットに向けて突出し前記内側リブと同心円の外側リブと、を有し、
     前記接着剤ポケットは、前記本体部と前記内側リブと前記外側リブとにより形成される、ブラシレスモータ。
  3.  請求項2記載のブラシレスモータにおいて、
     前記外側リブは前記リングマグネットに当接する、ブラシレスモータ。
  4.  請求項2または3記載のブラシレスモータにおいて、
     前記内側リブと前記ロータコアとの間に空気抜き用の空隙を設けた、ブラシレスモータ。
  5.  請求項4記載のブラシレスモータにおいて、
     前記空隙の軸方向の寸法は0.05~0.15mmである、ブラシレスモータ。
  6.  請求項2または3記載のブラシレスモータにおいて、
     前記内側リブと前記ロータコアとの少なくとも一方に、空気抜き用の溝を設けた、ブラシレスモータ。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載のブラシレスモータにおいて、
     前記マグネットカバーは、樹脂材料からなる、ブラシレスモータ。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載のブラシレスモータにおいて、
     前記ロータコアと前記マグネットカバーは一体に成形される、ブラシレスモータ。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載のブラシレスモータにおいて、
     該ブラシレスモータは自動車のブレーキ装置駆動用に用いられる、ブラシレスモータ。
  10.  ステータと、
     該ステータの内部に回転自在に軸支されるロータと、
    を備えたブラシレスモータの製造方法であって、
     ロータコアと、該ロータコアよりも大径であって前記ロータコアの一方の端面を覆うマグネットカバーとをシャフトに装着する装着工程と、
     前記ロータコアの外周面に接着剤を塗布する塗布工程と、
     前記ロータコアの他方の端面側から前記マグネットカバーに向けてリングマグネットを軸方向に移動することにより前記ロータコアの外側に嵌着し、前記ロータコアと前記リングマグネットとの間に接着剤層を形成しつつ、前記マグネットカバーに設けられた接着剤ポケットに接着剤を漏出させる嵌着工程と、
     を有するブラシレスモータの製造方法。
  11.  請求項10記載のブラシレスモータの製造方法において、
     前記装着工程は、
     前記シャフトの一端部側から前記ロータコアを装着する第1の装着工程と、
     前記シャフトの一端部側から前記マグネットカバーを前記ロータコアの一方の端面に向けて装着する第2の装着工程と、
     を有する、ブラシレスモータの製造方法。
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