(57)【要約】【課題】ロータの表面において永久磁石を適切に保持するとともに、漏れ磁束の増大を抑制することができるロータ、モータ及びブラシレスワイパーモータを提供する。【解決手段】ロータ９は、ロータコア３２と、永久磁石３３と、突極３５と、爪部３７とを備える。永久磁石３３は、周方向の端部のうちで軸方向における少なくとも一部において径方向の外側に形成された平坦面３３ｇを備える。突極３５は、ロータコア３２の外周面３２ｂ上の周方向で隣り合う永久磁石３３の間において径方向の外方に突出する。爪部３７は、突極３５の先端部３５ａのうちで軸方向における少なくとも一部において永久磁石３３の平坦面３３ｇに向かって突出する。爪部３７は、永久磁石３３における軸方向の端部３３ｊよりも中央側において平坦面３３ｇと平行であって平坦面３３ｇに面接触する接触面３７ａを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転するシャフトと、
前記シャフトを保持するとともに、前記回転軸線を径方向中心として回転するロータコアと、
前記ロータコアの外周面に配置された永久磁石と、
前記永久磁石における周方向の端部のうちで前記回転軸線に平行な軸線方向における少なくとも一部において前記ロータコアの径方向の外側に形成された平坦面と、
前記ロータコアの前記外周面の前記周方向で隣り合う前記永久磁石の間において前記径方向の外方に向かって突出する突極と、
前記突極の先端部のうちで前記軸線方向における少なくとも一部において前記永久磁石の前記平坦面に向かって突出する爪部と、
を備え、
前記爪部は、前記永久磁石における前記軸線方向の端部よりも中央側において前記平坦面と平行であって前記平坦面に面接触する接触面を備える、
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
永久磁石の前記軸線方向の両端は、前記ロータコアの前記軸線方向の両端よりも、前記軸線方向の外方に突出している、
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記突極における突出方向の外側の表面には、前記軸線方向に延びる凹部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記永久磁石の配向は、磁化容易方向が前記永久磁石の中央部における前記径方向と平行な方向となるパラレル配向である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記爪部の磁化率は、前記突極の磁化率よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のロータ。
【請求項６】
前記爪部は、圧縮変形状態で前記永久磁石の前記平坦面に面接触している、
ことを特徴とする請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面から前記径方向の内方に突出する複数のティースを有するステータと、
前記ティースに装着されるコイルと、
前記複数のティースに対して前記径方向の内側に配置される請求項１から請求項６の何れか１項に記載のロータと、
を備える、
ことを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のモータを備える、
ことを特徴とするブラシレスワイパーモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ、モータ及びブラシレスワイパーモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、界磁用の永久磁石をロータコアの表面に有する表面磁石（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型のロータとして、周方向に並ぶ永久磁石間に磁性材料から成る磁石保持部材を備えるインセット型のロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロータの磁石保持部材は、ロータコアの径方向外方に突出する突部と、突部の先端に設けられる一対の爪部と、を備える。爪部は、永久磁石において円弧状に膨出する外側円弧面に接触して、永久磁石の磁極面の一部を外部に露出させるとともに、永久磁石の移動を規制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したロータにおいて、突部に設けられる一対の爪部は、かしめなどによって押し広げられることによって、永久磁石の外側円弧面に接触するように変形加工される。このため、爪部の先端部が永久磁石の外側円弧面に対して局部的に接触する場合があり、永久磁石において局部的な応力集中が生じると、永久磁石が破損するおそれがある。
また、上記したようなロータでは、永久磁石の端部から磁石保持部材に漏れる磁束の増大によって、磁気特性及び出力特性が低下するおそれがある。このため、永久磁石から磁石保持部材への漏れ磁束の増大を抑制することが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータの表面において永久磁石を適切に保持するとともに、漏れ磁束の増大を抑制することができるロータ、モータ及びブラシレスワイパーモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のロータは、回転軸線回りに回転するシャフトと、前記シャフトを保持するとともに、前記回転軸線を径方向中心として回転するロータコアと、前記ロータコアの外周面に配置された永久磁石と、前記永久磁石における周方向の端部のうちで前記回転軸線に平行な軸線方向における少なくとも一部において前記ロータコアの径方向の外側に形成された平坦面と、前記ロータコアの前記外周面の前記周方向で隣り合う前記永久磁石の間において前記径方向の外方に向かって突出する突極と、前記突極の先端部のうちで前記軸線方向における少なくとも一部において前記永久磁石の前記平坦面に向かって突出する爪部と、を備え、前記爪部は、前記永久磁石における前記軸線方向の端部よりも中央側において前記平坦面と平行であって前記平坦面に面接触する接触面を備える。
【０００７】
このような構成によれば、ロータコアの突極の爪部は、永久磁石の平坦面に面接触することによって永久磁石をロータコアの外周面に固定する。これにより、永久磁石の表面に局所的な応力が集中することを抑制し、永久磁石の破損を防ぎながら、永久磁石を適切に保持することができる。
また、突極の爪部は、永久磁石における軸線方向の端部よりも中央側において平坦面と面接触する。これにより、例えば永久磁石における軸線方向の中央側に比べて応力の作用によって破損が生じやすい端部を避けて永久磁石を適切に固定することができるとともに、永久磁石の軸線方向の端部において永久磁石の磁束が爪部を介して突極に漏れてしまうことを抑制して、磁気特性及び出力特性の低下を抑制することができる。
【０００８】
本発明のロータでは、永久磁石の前記軸線方向の両端は、前記ロータコアの前記軸線方向の両端よりも、前記軸線方向の外方に突出していることが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、永久磁石の軸線方向両端からのロータコアへの漏れ磁束を抑制できる。
【００１０】
本発明のロータでは、前記突極における突出方向の外側の表面には、前記軸線方向に延びる凹部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、突極における突出方向の外側の表面と、ロータの径方向の外側に配置されるステータとの間の径方向間隔は不均一になる。これにより、突極に起因してステータに生じる磁束密度の急激な変化を抑制し、ロータコアの急激なトルク変動及びトルクリップルの増大を抑制することができる。
【００１２】
本発明のロータでは、前記永久磁石の配向は、磁化容易方向が前記永久磁石の中央部における前記径方向と平行な方向となるパラレル配向であることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、永久磁石の配向はパラレル配向であり、突極に隣接する永久磁石の周方向端部付近の磁化容易方向は突極の突出方向と交差する。これにより、例えば永久磁石の周方向端部付近の磁化容易方向が突極の突出方向とほぼ平行となる場合に比べて、永久磁石から爪部を介して突極に漏れる磁束による磁路の形成は抑制され、漏れ磁束の増大を抑制することができる。
【００１４】
本発明のロータでは、前記爪部の磁化率は、前記突極の磁化率よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、爪部の磁化率が突極の磁化率よりも小さいことに起因して、爪部は突極と比べて磁化され難くなっている。これにより、突極に隣接する永久磁石から爪部を介して突極に漏れる磁束による磁路の形成を抑制し、漏れ磁束の増大を抑制することができる。
【００１６】
本発明のロータでは、前記爪部は、圧縮変形状態で前記永久磁石の前記平坦面に面接触していることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、爪部は圧縮応力の作用によって、圧縮変形されていない突極よりも磁化率が小さくなっている。これにより、突極に隣接する永久磁石から爪部を介して突極に漏れる磁束による磁路の形成を抑制し、漏れ磁束の増大を抑制することができる。
【００１８】
本発明のモータは、環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面から前記径方向の内方に突出する複数のティースを有するステータと、前記ティースに装着されるコイルと、前記複数のティースに対して前記径方向の内側に配置される上記のロータと、を備える。
【００１９】
このような構成によれば、モータは、ロータの表面において永久磁石を適切に保持するとともに、漏れ磁束の増大が抑制されたロータを備える。これにより、永久磁石の破損を防ぎながら、所望の出力を確保することができる。
【００２０】
本発明のブラシレスワイパーモータは、上記のモータを備える。
このような構成によれば、ブラシレスワイパーモータの所望の出力を確保しながら、ロータにおける永久磁石の破損を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロータの表面において永久磁石を適切に保持するとともに、漏れ磁束の増大を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態におけるワイパーモータの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるワイパーモータの、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるステータ及びロータを軸方向からみた平面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるロータの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁性材料の応力に対する磁化力比の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施形態におけるロータコアの突極において圧縮変形状態の一対の爪部を形成する方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態におけるロータの突極への磁束の流れの一例を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態の第１変形例におけるロータの斜視図である。
【図９】本発明の実施形態の第１変形例において永久磁石の外径部位のうちで突極の爪部によって保持される部位の割合（外径保持率）と、永久磁石の有効磁束との関係の一例を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の実施形態の第１変形例において永久磁石の外径部位のうちで突極の爪部によって保持される部位の割合（外径保持率）と、コギングトルクとの関係の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係るロータ、モータ及びブラシレスワイパーモータについて、添付図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（ワイパーモータ）
図１は、ワイパーモータ１の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１及び図２に示すように、ワイパーモータ（ブラシレスワイパーモータ）１は、例えば車両に搭載されるワイパーの駆動源である。ワイパーモータ１は、モータ部（モータ）２と、モータ部２の回転を減速して出力する減速部３と、モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４と、を備えている。なお、実施形態でのモータ部２は、特許請求の範囲におけるモータの一例である。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部２のシャフト３１の回転軸線方向をいい、単に周方向という場合は、シャフト３１の周方向をいい、単に径方向という場合は、シャフト３１の径方向をいうものとする。
【００２５】
（モータ部）
モータ部２は、モータケース５と、モータケース５内に収納されている略円筒状のステータ８と、ステータ８の径方向内側に設けられ、ステータ８に対して回転可能に設けられたロータ９と、を備えている。モータ部２は、ステータ８に電力を供給する際にブラシを必要としない、いわゆるブラシレスモータである。
【００２６】
（モータケース）
モータケース５は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料から形成されている。モータケース５は、軸方向に分割可能に構成された第１モータケース６と、第２モータケース７と、からなる。第１モータケース６及び第２モータケース７の外形は、それぞれ有底筒状に形成されている。
第１モータケース６は、底部１０が減速部３のギヤケース４０と接合されるように、このギヤケース４０と一体成形されている。底部１０の径方向略中央には、ロータ９のシャフト３１を挿通可能な貫通孔１０ａが形成されている。
【００２７】
また、第１モータケース６の開口部６ａに、径方向の外方に向かって張り出す外フランジ部１６が形成されているとともに、第２モータケース７の開口部７ａに、径方向の外方に向かって張り出す外フランジ部１７が形成されている。これら外フランジ部１６，１７同士を突き合わせて内部空間を有するモータケース５を形成している。そして、モータケース５の内部空間には、第１モータケース６及び第２モータケース７の内側に嵌め合わされるようにステータ８が配置されている。
【００２８】
（ステータ）
図３は、ステータ８及びロータ９を軸方向からみた平面図である。
図２、図３に示すように、ステータ８は、筒状のコア部２１と、コア部２１から径方向の内方に向かって突出する複数（例えば、本第実施形態では６つ）のティース２２と、が一体成形された環状のステータコア２０を有している。
ステータコア２０は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア２０は、複数の金属板を軸方向に積層して形成される場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成されてもよい。
【００２９】
ティース２２は、一体成形されたティース本体２２ａ及び一対の鍔部２２ｂを備える。ティース本体２２ａは、コア部２１の内周面から径方向に沿って内方に突出する。鍔部２２ｂは、ティース本体２２ａの径方向内側端から周方向に沿って延びる。一対の鍔部２２ｂは、ティース本体２２ａから周方向の外方に延びるように形成されている。そして、周方向で隣り合う鍔部２２ｂの間に、スロット１９が形成される。
【００３０】
また、コア部２１の内周面及びティース２２は、樹脂製のインシュレータ２３によって覆われている。このインシュレータ２３の上から各ティース２２に巻き付けられるようにコイル２４が装着されている。各コイル２４は、コントローラ部４からの給電により、ロータ９を回転させるための磁界を発生させる。
【００３１】
（ロータ）
ロータ９は、ステータ８の径方向内側に微小隙間を介して回転自在に設けられている。ロータ９は、シャフト３１と、ロータコア３２と、４つの永久磁石３３と、を備えている。このように、モータ部２において、例えば、永久磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比は、４：６である。
ロータ９は、シャフト３１の中心線（軸心）Ｃ１を回転軸線として、この回転軸線を径方向中心として回転する。
シャフト３１は、減速部３を構成するウォーム軸４４（図２参照）と一体成形されている。
ロータコア３２は、シャフト３１の外側に嵌め合わされるように固定されている。ロータコア３２の外形は、シャフト３１を軸心Ｃ１とする円柱状に形成されている。
【００３２】
ロータコア３２は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア３２は、複数の金属板を軸方向に積層して形成される場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成されてもよい。
また、ロータコア３２の径方向略中央には、軸方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。シャフト３１は貫通孔３２ａに圧入されている。なお、ロータコア３２がシャフト３１の外側に嵌め合わされるように、相対的にシャフト３１が貫通孔３２ａに挿入され、接着剤等によってシャフト３１とロータコア３２とが固定されてもよい。
ロータコア３２において、径方向内側の内周面（つまり貫通孔３２ａの内周面）の円弧中心及び径方向外側の外周面３２ｂの円弧中心は、シャフト３１の軸心Ｃ１の位置と一致している。
【００３３】
さらに、ロータコア３２の外周面３２ｂには、４つの突極３５が周方向に等間隔で設けられている。突極３５は、径方向の外方に突出するとともにロータコア３２の軸方向全体に亘って延びるように形成されている。
また、突極３５は、周方向で対向する２つの側面３５ｃが突出方向に平行となるように形成されている。つまり、突極３５は、周方向の幅寸法が突出方向で均一になるように形成されている。
このように形成されたロータコア３２の外周面３２ｂにおいて、周方向で隣り合う２つの突極３５の間は、それぞれ磁石収納部３６として構成されている。
すなわち、ロータ９は、界磁用の永久磁石３３をロータコア３２の外周面３２ｂに有する表面磁石（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型のロータであるとともに、周方向に並ぶ永久磁石３３間においてロータコア３２の径方向外方に突出する突極３５を備えるインセット型のロータである。
【００３４】
図４は、ロータ９の斜視図である。
突極３５の突出方向における外側の先端部３５ａのうちでロータコア３２の軸方向における少なくとも一部には、周方向両側の外方に向かって突出する一対の爪部３７が形成されている。例えば、一対の爪部３７は、突極３５の先端部３５ａにおけるロータコア３２の軸方向全体に亘って設けられている。一対の爪部３７は、後述するように、突極３５を周方向の両側から挟み込む２つの永久磁石３３の平坦面３３ｇに向かって突出し、平坦面３３ｇに面接触している。例えば、各爪部３７は、永久磁石３３の平坦面３３ｇと平行であって平坦面３３ｇに面接触する接触面３７ａを径方向の内側に備える。
また、突極３５において一対の爪部３７が設けられた先端部３５ａの先端面３５Ａ（つまり突出方向の外側の表面）には、軸方向に延びる凹部３８が形成されている。これにより、一対の爪部３７における径方向の外側の表面は、凹部３８の表面を介して接続されている。後述するように、凹部３８は、一対の爪部３７の圧縮変形によって形成されている。すなわち、一対の爪部３７は、突極３５と比べて、相対的に高い圧縮変形状態となるように形成されている。
【００３５】
図５は、磁性材料の応力に対する磁化力比αの一例を示すグラフ図である。図５における応力は、例えば、第１圧縮応力Ｓ１と、第１圧縮応力Ｓ１よりも大きい第２圧縮応力Ｓ２と、引張応力Ｓ３とである。
なお、磁化力は、磁性材料の所望の磁化に要する磁界の強さである。磁化力比αは、磁性材料の応力がゼロである場合の磁化力に対し、引張応力又は圧縮応力によって磁性材料の応力がゼロ以外である場合の磁化力の比である。例えば、磁化力比αが１よりも小さい場合、磁性材料は応力に起因して磁化され易くなっており、磁化力比αが１よりも大きい場合、磁性材料は応力に起因して磁化され難くなっている。
図５に示すように、磁性材料は、磁界の強さＢが所定強さＢａ未満である場合において、引張応力に起因して磁化され易くなり、圧縮応力に起因して磁化され難くなっている。
これにより、突極３５と比べて相対的に高い圧縮変形状態となっている一対の爪部３７は、突極３５に比べて磁化され難くなっており、一対の爪部３７の磁化率は、突極３５の磁化率よりも小さくなっている。
【００３６】
図３及び図４に戻り、４つの永久磁石３３は、ロータコア３２の外周面３２ｂに設けられる４つ磁石収納部３６に配置されている。各永久磁石３３は、磁石収納部３６において、例えば接着剤等によりロータコア３２に固定されている。
永久磁石３３は、例えば、フェライト磁石、ネオジムボンド磁石又はネオジム焼結磁石などである。
【００３７】
永久磁石３３は、例えば、着磁（磁界）の配向が径方向に沿った放射状のラジアル配向となるように着磁されている。つまり、永久磁石３３の配向は、磁化容易方向が永久磁石３３の径方向と平行な方向となるラジアル配向である。
そして、周方向で隣り合う永久磁石３３は、相互の磁化方向が反対方向となるように配置されている。４つの永久磁石３３は、周方向に磁極が互い違いになるように配置されている。つまり、外周側がＮ極とされた永久磁石３３と外周側がＳ極とされた永久磁石３３とは周方向で隣り合うように配置されている。これにより、周方向で隣り合う永久磁石３３の間に配置されるロータコア３２の突極３５は、磁極の境界（極境界）に位置している。
【００３８】
永久磁石３３において、径方向内側の内周面３３ｂの円弧中心Ｃｉは、シャフト３１の軸心Ｃ１の位置と一致している。径方向外側の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏは、シャフト３１の軸心Ｃ１に対して偏心している。具体的には、永久磁石３３の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏは、永久磁石３３の中心を通る径方向において軸心Ｃ１よりもロータコア３２の外周面３２ｂ寄りに設定されている。これにより、永久磁石３３は、シャフト３１の軸心Ｃ１回りの周方向両側の端部３３ｓにおける径方向の厚みが、周方向の中央部３３ｃにおける径方向の厚みよりも小さくなる。これに伴い、永久磁石３３の径方向外側の外周面３３ａとティース２２の内周面との間の隙間は、永久磁石３３の周方向の中央部３３ｃにおいて最も小さく、この周方向の中央部３３ｃから周方向外側に離間するに従って増大傾向に変化する。
【００３９】
永久磁石３３の内周面３３ｂは、ロータコア３２の外周面３２ｂのほぼ全体に接触している。また、永久磁石３３の周方向両側の各表面は、突極３５に接触する周方向側面３３ｄと、周方向側面３３ｄに接続される接続面３３ｅと、を備える。
周方向側面３３ｄは、円弧面３３ｆを介して径方向内側の内周面３３ｂに滑らかに接続されている。
接続面３３ｅは、周方向側面３３ｄよりも径方向外側に設けられ、さらに径方向外側の平坦面３３ｇを介して外周面３３ａに接続されている。
【００４０】
接続面３３ｅは、例えば、平坦面に形成されている。接続面３３ｅは、突極３５の突出方向の外方に向かうことに伴い、漸次、永久磁石３３の周方向の中央部３３ｃに接近するように形成されている。接続面３３ｅは、例えば、径方向の外方に向かうことに伴い、漸次、永久磁石３３の径方向の厚みを増大傾向に変化させるように形成されている。つまり、永久磁石３３の周方向両側の一対の接続面３３ｅは、径方向の外方に向かうことに伴い、漸次、周方向の間隔を低減傾向に変化させるように形成されている。
また、接続面３３ｅは、例えば、永久磁石３３の周方向の中央部３３ｃにおける径方向と平行に設けられている。
【００４１】
平坦面３３ｇは、永久磁石３３の径方向外側において周方向の端部３３ｓで外周面３３ａ及び接続面３３ｅに接続されている。平坦面３３ｇは、例えば、突極３５の突出方向に直交する方向と平行に設けられている。平坦面３３ｇは、突極３５から周方向の外方に突出する爪部３７において径方向の内側に設けられる接触面３７ａと平行であり、接触面３７ａと面接触している。
【００４２】
永久磁石３３の軸方向の厚みは、ロータコア３２の軸方向の厚みよりも大きく形成されている。例えば、永久磁石３３の軸方向の両端は、ロータコア３２の軸方向の両端よりも、軸方向の外方に突出（オーバーハング）している。
また、永久磁石３３の軸方向の端部３３ｊにおいて径方向外側の角部には、軸方向端面３３ｈと外周面３３ａとに接続される傾斜面３３ｋが形成されている。傾斜面３３ｋは、軸方向端面３３ｈに向かうに従って、漸次、永久磁石３３の径方向の厚みが薄くなるように形成されている。傾斜面３３ｋは、例えば、軸線に対して所定角度で傾斜する平坦面に形成されている。
【００４３】
なお、永久磁石３３の平坦面３３ｇは、例えば、軸方向の端部３３ｊの傾斜面３３ｋが形成されている部位を避けるように、軸方向の端部３３ｊよりも中央側における少なくとも一部に設けられてもよい。例えば、平坦面３３ｇは、軸方向におけるロータコア３２の突極３５の全体に亘って設けられている。これにより、永久磁石３３の平坦面３３ｇは、永久磁石３３の軸方向における端部３３ｊよりも中央側において、ロータコア３２の突極３５の爪部３７と接触している。
【００４４】
（減速部）
図１及び図２に戻り、減速部３は、モータケース５が取り付けられているギヤケース４０と、ギヤケース４０内に収納されるウォーム減速機構４１と、を備えている。
ギヤケース４０は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギヤケース４０の外形は、一面に開口部４０ａを有する箱状に形成されている。ギヤケース４０は、内部にウォーム減速機構４１を収容するギヤ収容部４２を有する。また、ギヤケース４０の側壁４０ｂには、第１モータケース６が一体成形されている箇所に、この第１モータケース６の貫通孔１０ａとギヤ収容部４２とを通じさせる開口部４３が形成されている。
【００４５】
また、ギヤケース４０の底壁４０ｃには、略円筒状の軸受ボス４９が突設されている。軸受ボス４９は、ウォーム減速機構４１の出力軸４８を回転自在に支持するために設けられ、内周面に不図示の滑り軸受を備える。
さらに、軸受ボス４９の先端内周縁には、不図示のＯリングが装着されている。これにより、軸受ボス４９を介して外部から内部に塵埃や水が侵入してしまうことが防止される。
また、軸受ボス４９の外周面には、複数のリブ５２が設けられている。これにより、軸受ボス４９の所望の剛性が確保されている。
【００４６】
ギヤ収容部４２に収容されたウォーム減速機構４１は、ウォーム軸４４と、ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５と、により構成されている。
ウォーム軸４４は、モータ部２のシャフト３１と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸４４は、両端がギヤケース４０に設けられた軸受４６，４７によって回転自在に支持されている。ウォーム軸４４のモータ部２側の端部は、軸受４６を介してギヤケース４０の開口部４３に至るまで突出している。この突出したウォーム軸４４の端部とモータ部２のシャフト３１との端部が接合され、ウォーム軸４４とシャフト３１とが一体化されている。なお、ウォーム軸４４とシャフト３１は、１つの母材からウォーム軸部分と回転軸部分とを成形することにより一体として形成されてもよい。
【００４７】
ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５には、このウォームホイール４５の径方向中央に出力軸４８が設けられている。出力軸４８は、ウォームホイール４５の回転軸方向と同軸上に配置されており、ギヤケース４０の軸受ボス４９を介してギヤケース４０の外部に突出している。出力軸４８の突出した先端には、不図示の電装品と接続可能なスプライン４８ａが形成されている。
【００４８】
また、ウォームホイール４５の径方向中央には、出力軸４８が突出されている側とは反対側に、不図示のセンサ磁石が設けられている。このセンサ磁石は、ウォームホイール４５の回転位置を検出する回転位置検出部６０の一方を構成している。この回転位置検出部６０の他方を構成する磁気検出素子６１は、ウォームホイール４５のセンサ磁石側（ギヤケース４０の開口部４０ａ側）でウォームホイール４５と対向配置されているコントローラ部４に設けられている。
【００４９】
（コントローラ部）
モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４は、磁気検出素子６１が実装されたコントローラ基板６２と、ギヤケース４０の開口部４０ａを閉塞するように設けられたカバー６３と、を有している。そして、コントローラ基板６２が、ウォームホイール４５のセンサ磁石側（ギヤケース４０の開口部４０ａ側）に対向配置されている。
【００５０】
コントローラ基板６２は、いわゆるエポキシ基板に複数の導電性のパターン（不図示）が形成されたものである。コントローラ基板６２には、モータ部２のステータコア２０から引き出されたコイル２４の端末部が接続されていると共に、カバー６３に設けられたコネクタ１１の不図示の端子が電気的に接続されている。また、コントローラ基板６２には、磁気検出素子６１の他に、コイル２４に供給する電流を制御するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  
Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子からなるパワーモジュール（不図示）が実装されている。さらに、コントローラ基板６２には、このコントローラ基板６２に印加される電圧の平滑化を行うコンデンサ（不図示）等が実装されている。
【００５１】
このように構成されたコントローラ基板６２を覆うカバー６３は、樹脂により形成されている。また、カバー６３は、若干外側に膨出するように形成されている。そして、カバー６３の内面側は、コントローラ基板６２等を収容するコントローラ収容部５６とされている。
また、カバー６３の外周部に、コネクタ１１が一体成形されている。このコネクタ１１は、不図示の外部電源から延びるコネクタと嵌着可能に形成されている。そして、コネクタ１１の不図示の端子に、コントローラ基板６２が電気的に接続されている。これにより、外部電源の電力がコントローラ基板６２に供給される。
【００５２】
さらに、カバー６３の開口縁には、ギヤケース４０の側壁４０ｂの端部と嵌め合わされる嵌合部８１が突出形成されている。嵌合部８１は、カバー６３の開口縁に沿う２つの壁８１ａ，８１ｂにより構成されている。そして、これら２つの壁８１ａ，８１ｂの間に、ギヤケース４０の側壁４０ｂの端部が挿入（嵌め合い）される。これにより、ギヤケース４０とカバー６３との間にラビリンス部８３が形成される。このラビリンス部８３によって、ギヤケース４０とカバー６３との間から塵埃又は水が浸入してしまうことが防止される。なお、ギヤケース４０とカバー６３との固定は、不図示のボルトを締結することにより行われる。
【００５３】
（ワイパーモータの製造方法）
次に、ワイパーモータ１の製造方法のうち、特に、ロータ９の製造方法においてロータコア３２の突極３５に圧縮変形状態の一対の爪部３７を形成する方法について説明する。
図６は、ロータコア３２の突極３５において圧縮変形状態の一対の爪部３７を形成する方法を説明する図である。
先ず、例えば、複数の金属板の積層又は軟磁性粉の加圧成形などによって、ロータコア３２及び４つの突極３５を備えるロータ部材９１を形成する。ロータ部材９１は、各突極３５の先端部３５ａにおいて周方向両側の外方に向かって突出する一対の突出部９２を備える。
次に、各突極３５を周方向の両側から挟み込む治具９３をロータ部材９１に設置する。治具９３の外形は、例えば、永久磁石３３の少なくとも周方向の端部３３ｓの外形とほぼ同一形状に形成されている。
【００５４】
次に、成形部材９４を、各突極３５の突出方向の外方から内方に向かって、各突極３５の先端部３５ａに押し当て、凹部３８を形成するように突極３５の先端部３５ａとともに一対の突出部９２を径方向の内方に圧縮変形させる。これにより、突極３５の突出方向に直交する方向と平行になる接触面３７ａを径方向の内側に有する圧縮変形状態の爪部３７を形成する。なお、成形部材９４の外形は、例えば、先端部の断面がＶ字状又はＵ字状に先細りとなる棒状に形成されている。
次に、治具９３をロータコア３２から取り外し、永久磁石３３をロータコア３２に装着し、例えば接着剤等によりロータコア３２に固定する。
【００５５】
（ブラシレスモータの動作）
次に、ワイパーモータ１の動作について説明する。
ワイパーモータ１において、コネクタ１１を介してコントローラ基板６２に供給された電力は、不図示のパワーモジュールを介してモータ部２の各コイル２４に選択的に供給される。
すると、各コイル２４に流れる電流は、ステータ８（ティース２２）に所定の鎖交磁束を形成する。この鎖交磁束は、ロータ９の永久磁石３３により形成される有効磁束との間で磁気的な吸引力又は反発力（磁石トルク）を発生させる。
また、ロータコア３２の突極３５は、突出方向をステータ８（ティース２２）からの鎖交磁束が流れやすい方向とするとともに、鎖交磁束の磁路の磁気抵抗（リラクタンス）を小さくするように、ロータコア３２を回転させるリラクタンストルクを発生させる。
これらの磁石トルク及びリラクタンストルクは、ロータ９を継続的に回転させる。
ロータ９の回転は、シャフト３１と一体化されているウォーム軸４４に伝達され、さらにウォーム軸４４に噛合されているウォームホイール４５に伝達される。そして、ウォームホイール４５の回転は、ウォームホイール４５に連結されている出力軸４８に伝達され、出力軸４８は、所望の電装品を駆動させる。
【００５６】
また、コントローラ基板６２に実装されている磁気検出素子６１によって検出されたウォームホイール４５の回転位置の検出信号は、不図示の外部機器に出力される。不図示の外部機器は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。また、不図示の外部機器の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。不図示の外部機器は、ウォームホイール４５の回転位置検出信号に基づいて、不図示のパワーモジュールのスイッチング素子等の切替えタイミングを制御し、モータ部２の駆動制御を行う。なお、パワーモジュールの駆動信号の出力及びモータ部２の駆動制御は、不図示の外部機器の代わりにコントローラ部４によって実行されてもよい。
【００５７】
上述したように、本実施形態のロータ９によれば、ロータコア３２の突極３５の爪部３７は、永久磁石３３の平坦面３３ｇに面接触することによって永久磁石３３をロータコア３２の外周面３２ｂに固定する。これにより、永久磁石３３の表面に局所的な応力が集中することを抑制し、永久磁石３３の破損を防ぎながら、永久磁石３３を適切に保持することができる。
また、爪部３７は、ロータコア３２の軸方向全体に亘って設けられていることによって、例えばロータコア３２の軸方向の一部のみに設けられる場合に比べて、永久磁石３３の表面に局所的な応力が集中することを抑制することができる。
これに加え、永久磁石３３の軸方向の両端を、ロータコア３２の軸方向の両端よりも、軸方向の外方に突出（オーバーハング）させることにより、永久磁石３３の軸方向の両端からロータコア３２の軸方向の両端への漏れ磁束を抑制できる。
【００５８】
また、爪部３７は、突極３５と比べて相対的に高い圧縮変形状態で永久磁石３３の平坦面３３ｇに面接触していることによって、突極３５に比べて磁化され難くなっており、爪部３７の磁化率は、突極３５の磁化率よりも小さくなっている。これにより、突極３５に隣接する永久磁石３３から爪部３７を介して突極３５に漏れる磁束による磁路の形成を抑制し、漏れ磁束の増大を抑制することができる。
図７は、ロータ９の突極３５への磁束の流れの一例を示す平面図である。
図７に示すように、永久磁石３３の配向は磁化容易方向が永久磁石３３の径方向に沿って放射状となるラジアル配向であり、永久磁石３３の周方向両側の端部３３ｓと突極３５との間で漏れ磁束による磁路が形成され易くなっている。しかしながら、爪部３７は突極３５に比べて磁化され難くなっており、爪部３７を介して永久磁石３３の周方向両側の端部３３ｓと突極３５との間で漏れ磁束による磁路の形成は抑制されていることが認められる。これにより、漏れ磁束の増大を抑制し、磁気特性及び出力特性の低下を抑制することができる。
【００５９】
また、突極３５の爪部３７は、永久磁石３３における軸方向の端部３３ｊよりも中央側において平坦面３３ｇと面接触する。これにより、例えば永久磁石３３における軸方向の中央側に比べて応力の作用によって破損が生じやすい端部３３ｊを避けて、永久磁石３３を適切に固定することができるとともに、永久磁石３３の軸方向の端部３３ｊにおいて永久磁石３３の磁束が爪部３７を介して突極３５に漏れてしまうことを抑制して、磁気特性及び出力特性の低下を抑制することができる。
【００６０】
また、突極３５における突出方向の外側の先端面３５Ａには、軸方向全体に亘って延びる凹部３８が形成されている。これにより、突極３５の先端面３５Ａと、ステータ８のティース２２（特に、鍔部２２ｂ）との間の径方向間隔は不均一になる。この結果、ロータ９の回転中に突極３５がティース２２間を通過する前後でティース２２（特に、鍔部２２ｂ）に生じる磁束密度の急激な変化を抑制し、ロータ９の急激なトルク変動及びトルクリップルの増大を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態のワイパーモータ１によれば、ロータコア３２の外周面３２ｂにおいて永久磁石３３を適切に保持するとともに、漏れ磁束の増大が抑制されたロータ９を備える。これにより、永久磁石３３の破損を防ぎながら、所望の出力を確保することができる。
【００６２】
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、一対の爪部３７は、突極３５の先端部３５ａにおけるロータコア３２の軸方向全体に亘って設けられているとしたが、これに限定されない。一対の爪部３７は、突極３５の先端部３５ａにおけるロータコア３２の軸方向の一部のみに設けられてもよい。
図８は、実施形態の第１変形例におけるロータ９の斜視図である。
第１変形例のロータ９は、突極３５の先端部３５ａにおけるロータコア３２の軸方向の両端部に各一対の爪部３７を備える。突極３５の先端部３５ａの先端面３５Ａにおいて一対の爪部３７が設けられた部位には、凹部３８が形成されている。
第１変形例によれば、上述した実施形態のように一対の爪部３７がロータコア３２の軸方向全体に亘って設けられている場合に比べて、永久磁石３３に対する所望の固定安定性を確保しながら、有効磁束を増大させるとともに、磁界の歪みに起因するコギングトルク及びトルクリップルの増大を抑制することができる。
【００６３】
図９は、第１変形例において永久磁石３３の外径部位のうちで突極３５の爪部３７によって保持される部位の割合（外径保持率）と、永久磁石３３の有効磁束との関係の一例を示すグラフ図である。図１０は、第１変形例において永久磁石３３の外径保持率と、コギングトルクとの関係の一例を示すグラフ図である。
図９に示すように、外径保持率の増大に伴い、永久磁石３３から爪部３７を介して突極３５に漏れる磁束が増大傾向に変化することによって、永久磁石３３の有効磁束は減少傾向に変化する。また、図１０に示すように、外径保持率の増大に伴い、永久磁石３３から爪部３７を介して突極３５に漏れる磁束及び誘起電圧波形の歪みが増大傾向に変化することによって、磁界の歪みに起因するコギングトルク及びトルクリップルは増大傾向に変化する。これらにより、ロータコア３２の軸方向の一部のみに爪部３７を設けることによって外径保持率を低下させることにより、永久磁石３３の有効磁束を増大させるとともに、コギングトルク及びトルクリップルを低減することができる。
【００６４】
上述した実施形態において、永久磁石３３の配向は、磁化容易方向が永久磁石３３の径方向と平行な方向となるラジアル配向であるとしたが、これに限定されない。永久磁石３３の配向は、磁化容易方向が永久磁石３３の中央部における径方向と平行な方向となるパラレル配向であってもよい。
この場合、突極３５に隣接する永久磁石３３の周方向両側の端部３３ｓ付近の磁化容易方向は突極３５の突出方向と交差する。これにより、永久磁石３３から爪部３７を介して突極３５に漏れる磁束による磁路の形成は抑制され、漏れ磁束の増大を抑制することができる。
【００６５】
上述した実施形態において、突極３５において一対の爪部３７が設けられた先端部３５ａの先端面３５Ａには、凹部３８が形成されているとしたが、これに限定されず、凹部３８は省略されてもよい。
この場合、上述した実施形態におけるワイパーモータ１の製造方法において、ロータコア３２の突極３５に圧縮変形状態の一対の爪部３７を形成する際に、例えば、先端部に平坦面を有する成形部材９４を用いて、一対の突出部９２を径方向の内方に圧縮変形させてもよい。
また、上述した実施形態において、複数の金属板の積層によってロータ９を形成する場合には、プレス打ち抜き加工などによって形成された各金属板において、爪部３７に相当する部位に予め圧縮加工を行って、相対的に磁化率を低下させてもよい。
また、上述した実施形態において、ロータ部材９１の一対の突出部９２を成形部材９４によって圧縮変形させる際に、予めロータ部材９１に治具９３を装着するとしたが、これに限定されず、治具９３の代わりに永久磁石３３を装着してもよい。
【００６６】
上述した実施形態において、外周面３３ａの円弧中心Ｃｏは、シャフト３１の軸心Ｃ１に対して偏心しているとしたが、これに限定されない。
例えば、永久磁石３３において、径方向外側の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏは、シャフト３１の軸心Ｃ１と一致していてもよい。この場合、永久磁石３３は、外周面３３ａと内周面３３ｂとの間における径方向の厚みが周方向全体に亘って均一になる。これに伴い、永久磁石３３の径方向外側の外周面３３ａとティース２２の内周面との間の隙間は、周方向全体に亘って一定になる。
【００６７】
なお、上述の実施形態では、モータとして、ワイパーモータ１を例に挙げたが、本発明に係るモータは、ワイパーモータ１に限定されない。例えば、モータは、車両に搭載される各種の電装品（例えば、パワーウインドウ、サンルーフ及び電動シート等）の駆動源又は車両以外の各種機器に搭載される駆動源であってもよい。
【００６８】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１…ワイパーモータ（ブラシレスワイパーモータ）、２…モータ部（モータ）、８…ステータ、９…ロータ、２０…ステータコア、２１…コア部、２２…ティース、２４…コイル、３１…シャフト、３２…ロータコア、３２ｂ…外周面、３３…永久磁石、３３ａ…外周面、３３ｃ…周方向の中央部、３３ｄ…周方向側面、３３ｅ…接続面、３３ｇ…平坦面、３３ｊ…軸方向の端部、３３ｓ…周方向の端部、３５…突極、３５ａ…先端部、３５Ａ…先端面、３７…爪部、３７ａ…接触面、３８…凹部
【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】
2020078177.tif 000009
【図８】
2020078177.tif 000010
【図９】
2020078177.tif 000011
【図１０】
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