(57)【要約】【課題】  組立易くかつコンタミを抑制して信頼性を向上させることである。【解決手段】。  本発明に係る回転電機のロータは、磁石と、前記磁石を収納する収納空間を形成するロータコアと、前記ロータコアに接続される回転軸と、前記収納空間に繋がる前記ロータコアの開口部を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、磁性を帯びる材料で構成され、前記磁石の磁力により前記ロータコアの前記開口部に向かって引きつけられる。【選択図】  図７
2020022243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、
前記磁石を収納する収納空間を形成するロータコアと、
前記ロータコアに接続される回転軸と、
前記収納空間に繋がる前記ロータコアの開口部を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、磁性を帯びる材料で構成され、前記磁石の磁力により前記ロータコアの前記開口部に向かって引きつけられる回転電機のロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のロータであって、
前記カバーは、
前記回転軸に近い側であってロータコアに接触する第１接触部と、
前記開口部に近い側であって当該開口部を形成する周囲と接触する第２接触部と、
前記第１接触部と前記第２接触部の間であって前記ロータコアとの間に空間を形成するとともに前記第２接触部に対して前記開口部に向かう押付力を発生させる中間部と、を有する回転電機のロータ。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機のロータであって、
前記中間部は、前記ロータコアとの間で隙間を設けるように形成される湾曲形状である回転電機のロータ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転電機のロータであって、
前記カバーは、前記第２接触部と前記中間部との間には、当該第２接触部及び当該中間部の厚みより小さく形成された屈曲部を有する回転電機のロータ。
【請求項５】
請求項２または３に記載の回転電機のロータであって、
前記第２接触部の厚みは、前記第１接触部の厚みより小さく形成される回転電機のロータ。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載のいずれかの回転電機のロータであって、
前記カバーの素材は、ステンレス鋼であり、プレス成形されることにより磁化を帯びる材質で構成される回転電機のロータ。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載のいずれかの回転電機のロータであって、
前記カバーの板厚は、略０．５ｍｍである回転電機のロータ。
【請求項８】
請求項１ないし６に記載のいずれかのロータと、ステータと、を備える自動車のパワーステアリング用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関し、特に自動車用の補機用の回転電機やパワーステアリング用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１２−２１７２８５公報に回転電機のロータに用いられるサイドカバーに関するものが開示されている。
【０００３】
当該特許公報には、ロータの軸方向両端面に配置されるエンドプレートが開示され、そのエンドプレートには、先端側片と根元屈曲部の間に中間屈曲部と称される円弧屈曲部が軸方向外側に向かって凸状に配置されている。エンドプレートをロータの軸端面に押し付けて固定するときに、中間屈曲部が先端側片から受ける力を吸収し、ロータ端面に密着固定される構造となっている。
【０００４】
エンドプレートの押圧時に中間屈曲部を変形させエンドプレートを完全にロータコアに密着させるためには押圧力が大きくなる課題があり圧入設備の大型化が必要となる。また、エンドプレートの解放端はロータコア表面に対してエンドプレートが擦りながら外径側に延ばされるためエンドプレート取り付け時にコンタミが発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１７２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、組立易くかつコンタミを抑制して信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機のロータは、磁石と、前記磁石を収納する収納空間を形成するロータコアと、前記ロータコアに接続される回転軸と、前記収納空間に繋がる前記ロータコアの開口部を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、磁性を帯びる材料で構成され、前記磁石の磁力により前記ロータコアの前記開口部に向かって引きつけられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、カバーを磁化される材質で構成し、組立時に曲げ易くでき、更に隙間を狭めるためにロータコア内に埋め込まれた磁石の吸引力でカバーをロータコアで保持することで、組立易くかつコンタミを抑制して信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る電動パワーステアリングシステムの外観図である。
【図２】本実施形態に係る操舵装置２００に組み込まれるモータ１００の外観斜視図である。
【図３】図２で示されたモータ１００の断面図である。
【図４】図３で説明したモータ１００のロータ１６の全体斜視図である。
【図５】ロータ１６の組み立て方法を示す斜視図である。
【図６】ロータコア８に対してＦサイドカバー３０ＦとＲサイドカバー３０Ｒが圧入された状態を示した断面図である。
【図７】第１実施形態に係るＦサイドカバー３０Ｆ又はＲサイドカバー３０Ｒの構造を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態を図１から図９を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリングシステムの外観図である。
【００１２】
電動パワーステアリングシステムは、モータ１００を用いた操舵装置２００を有する。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２０２の下端には図示しないピニオンが設けられる。このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。
【００１３】
このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド２０３が連結されており、ラックはラックハウジング２０４に覆われている。そして、ラックハウジング２０４とタイロッド２０３との間にはゴムブーツ２０５が設けられている。
【００１４】
ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置２０６が設けられている。ステアリングシャフト２０２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ２０７が設けられ、トルクセンサ２０７の検出値に基づいてラックにギヤ２１０を介して操舵補助力を付与するモータ１００と、モータ１００を制御する制御用ＥＣＵ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＵＮＩＴ）２０９とが設けられている。
【００１５】
このような構造において、制御用ＥＣＵ２０９は、トルクセンサ２０７により検出された操舵角の変化率から操舵開始を検出し、操舵開始における操舵補助力として、モータ出力を制御することができる構成となっている。
【００１６】
以上述べたように、モータ１００が操舵力の補助力を発生し、運転者が陀角を切り易くしている。また、モータ１００と図示しないステアリングホイールは機械的に連結されているため、モータ１００内部でのロックは操舵操作に障害が発生する。そのため、モータ内部への外部からのコンタミの侵入や内部でのコンタミ発生が有ってはならない。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る操舵装置２００に組み込まれるモータ１００の外観斜視図である。
【００１８】
モータ１００は、ステータコアが収納されるハウジング１と、操舵装置２００に取り付けされるブラケット２と、を有する。制御用ＥＣＵ２０９（図示せず）は、ハウジング１のブラケット２とは反対側軸に接続される。制御用ＥＣＵ２０９に対してモータ１００からは３相巻線のコイル口出し線５０が取り出されている。また、モータ１００の出力はシャフト３に設けられたギア（図示せず）を介しラックギア２１０に伝達される。
【００１９】
図３は、図２で示されたモータ１００の断面図である。
【００２０】
Ｏリング６が、ハウジング１とブラケット２の間に設けられる。また、ブラケット２にはシャフト３を支持するためのＦベアリング５がベベル型トメワ４で固定されている。
【００２１】
ハウジング１には、もう一方の軸受けであるＲベアリング１０が設けられており、シャフト３はこれらのベアリングにより回転可能な構造となっている。
【００２２】
ロータ１６は、シャフト３と、ロータコア８と、を有する。このロータコア８の中には磁石７が設けられ埋め込み構造となっている。
【００２３】
また、ハウジング１の内側にはステータコア９が設けられ、ステータコア９のスロット部には２系統の巻線が配置されている。この巻線は、電気的に独立した３相の２系統の巻線で構成され、スロットの内周側に配置される第１系統巻線２０と、その第１系統巻線２０の外周側に配置される第２系統巻線２１と、からなる。
【００２４】
これらの２系統巻線の間には系統間の短絡を防止する目的で出力軸側には絶縁部材１１、反出力側には絶縁部材１１Ｒが配置されている。また、これらの２系統巻線の出力はコイル口出し線５０としてモータ１００内部から制御回路側に突出している。
【００２５】
コイル口出し線５０は、２系統巻線のＵＶＷ入力線と２系統ＵＶＷの中性線の計１２本が出力されている。
【００２６】
図４は、図３で説明したモータ１００のロータ１６の全体斜視図である。
【００２７】
ロータ１６は、シャフト３に対してロータコア８が圧入されている。また、ロータコア８には内周側に磁石７が挿入されるスペースが設けられており磁石７が配置され、その両端部にＦサイドカバー３０ＦとＲサイドカバー３０Ｒがロータコア８同様にシャフト３に圧入されている。
【００２８】
図５は、ロータ１６の組み立て方法を示す斜視図である。
【００２９】
まず最初に、図５の最も左側に示されるように、ロータコア８に対して、シャフト３を図示した方向から圧入する。このとき、ロータコア８のプレス面はダレ側から圧入することでコンタミの発生抑制と圧入力の安定化を実現できる。この実施例のシャフト３にはロータコア８の圧入部分にローレット加工等の圧入力を下げられる工夫が２カ所してある。
【００３０】
図５の左側から２番目に示されるように、ロータコア８の圧入後、図示の下面に相当するＲサイドカバー３０Ｒをロータコア８の端面に圧入する。
【００３１】
図５の左側から３番目に示されるように、磁石７をロータコア８に挿入する。
【００３２】
図５の左側から４番目に示されるように、Ｆサイドカバー３０Ｆをシャフト３に圧入後、ロータＡＳＳＹが完成する。
【００３３】
次工程である着磁工程に関しては図示しないが、本ロータＡＳＳＹには磁石７に対応したロータコア８に肉抜き穴等の基準位置が無いため、着磁に関しては、着磁ヨークと磁石の位置を機械的に位置決めする工程が必要になる。
【００３４】
そこで、本工程ではロータの着磁ヨークに巻かれたコイルに予備電流を通電し、ロータ８を適切な位置に回転させる。この時、シャフト３の先端部と着磁ヨークとの接触回転面はシャフト３が回転し易いように支持されている。例えば、シャフト３の上下に設けられたセンター穴を基準に回転可能に上下から支持する等である。予備励磁が終了する前にシャフト３のセンター穴を支持している軸をシャフト３の穴に強く押し付け、ロータ１６が回転しないように抑え込み、励磁を取り除く。次の工程で、着磁ヨークのコイルに着磁電流を流しロータ内部に配置した磁石を着磁する。
【００３５】
図６は、ロータコア８に対してＦサイドカバー３０ＦとＲサイドカバー３０Ｒが圧入された状態を示した断面図である。
【００３６】
ロータコア８の内部に設けられた磁石７の両端面は、それぞれのＦサイドカバー３０Ｆ及びＲサイドカバー３０Ｒで飛び出しや部分的な割れ、欠け等の飛び出しを防止できる構造としている。
【００３７】
図７は、第１実施形態に係るＦサイドカバー３０Ｆ又はＲサイドカバー３０Ｒの構造を示す断面図である。図７の左側はシャフト３に圧入前のサイドカバーの形状を示し、図７の右側はシャフト３に圧入後のサイドカバーの形状を示す。第１実施形態に係るサイドカバーは、Ｆサイドカバー３０ＦとＲサイドカバー３０Ｒは同じ構造である。
【００３８】
サイドカバーは、シャフト３に圧入される円筒状のシャフト圧入部３２と、その径方向に延在する円盤状の部分と、から構成されている。
【００３９】
接触部３１Ｂは、シャフト圧入部３２から外径方向に曲がり終わった部分に対応し、ロータコア８に接触する。接触部３１Ａは、最外径部に設けられかつロータコア８に接触する。
【００４０】
サイドカバーは、シャフト３に圧入される前は、図７の左図に示すように接触部３１Ａと３１Ｂは段差がついた状態となっている。
【００４１】
サイドカバーをシャフト３に圧入する場合、最初にロータコア８と接触する部分は、接触部３１Ａとなる。更に圧入していくとサイドカバーの接触部３１Ｂがロータコア８の端面に接触する。この時、サイドカバーの円盤部が湾曲し、接触部３１Ａは強くロータコア８を軸方向から潰される方向に力を受けロータコア８とサイドカバー間の隙間を小さくなるように作用する。
【００４２】
サイドカバーの材質は、磁性体で構成されておりロータコア８内部に設けた磁石磁束の磁気回路を構成し磁気吸引力でロータコア８とサイドカバーの隙間を小さくする作用がある。
【００４３】
また、磁石７が割れたり欠けたりした場合においても磁性体で構成することで、例えロータコア８とサイドカバー間に隙間が発生したとしても、磁石片はこれらの間に吸引力で吸着され、ロータ１６の外周部に出ないようにすることができる。
【００４４】
図８は、第２実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。
【００４５】
第１実施形態と第２実施形態の違いは、サイドカバー３０の最外周部の接触部３１Ａと接触部３１Ｂの間に屈曲部３３を設けたことである。この屈曲部３３により、サイドカバー３０をロータコア８に押し付けた時に、同じ板厚のままでは反力が大きく圧入設備のコストが高くなるため、局部的に弱い場所を設けることで、サイドカバーの接触部３１Ａがロータコア８に小さな圧入力で接触しやすいように変形しやすくするためのものである。具体的な湾曲部３３の製法としては、プレスで作成するときに金型で成型して作成する。サイドカバーの組み立て方法については先の説明と同じため詳細な説明は省略する。
【００４６】
図９は、第３実施形態に係るサイドカバーの構造を示す断面図である。
【００４７】
第３実施形態は先に説明した第２実施形態に対して、部分的に湾曲部３３を設ける方法から、湾曲部３３より外周側を全て薄くしたものである。この部分を薄板部３５として図示した。この効果は先に説明した湾曲部３３と同様にサイドカバーを圧入時にロータコア８と接触した部分が小さい力で変形可能なようにしたもので組立性を改善したものである。
【００４８】
更に、全ての実施例に共通して、サイドカバーの材質を磁性を帯びる材料としたことである。具体的には、鉄板に代表される材質やステンレス鋼のＳＵＳ３０４等の機械的な応力により磁性を帯びる材料としたことである。その結果、ロータコア８と接触する部分がプレス歪により磁性を帯びることで、ロータコア８内に設けた磁石７の磁気回路がサイドカバーを通して閉回路を構成することで、サイドカバーとロータコア８が吸引力で吸着し、サイドカバーの先端部分を薄くしても、ロータが回転中にサイドカバーが遠心力でバタつくことが無く静かにモータを回転させることができる。
【００４９】
また、サイドカバーに適した板厚に関しては、厚い場合のは圧入力が大きくなり設備費が効果となり更にサイドカバーを吸着するための漏れ磁束が大きくなり特性が下がってしまう。また、薄い場合にはサイドカバーを吸着する漏れ磁束は少なくなるが、サイドカバーの固定力の低下となるため理想的な厚みとしては０．５ｍｍ程度が好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１…ハウジング、２…ブラケット、３…シャフト、４…ベベル型トメワ、５…Ｆベアリング、６…Ｏリング、７…磁石、８…ロータコア、９…ステータコア、１０…Ｒベアリング、１１…絶縁部材、１１Ｒ…絶縁部材、１６…ロータ、２０…第１系統巻線、２１…第２系統巻線、３０Ｆ…Ｆサイドカバー、３０Ｒ…Ｒサイドカバー、３１Ａ…接触部、３１Ｂ…接触部、３２…シャフト圧入部、３３…屈曲部、３４…平行部、３５…薄板部、５０…コイル口出し線、１００…モータ、２００…操舵装置、２０２…ステアリングシャフト、２０３…タイロッド、２０４…ラックハウジング、２０５…ゴムブーツ、２０６…電動パワーステアリング装置、２０７…トルクセンサ、２０９…制御用ＥＣＵ、２１０…ギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020022243.tif 000009
【図８】
2020022243.tif 000010
【図９】
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