(57)【要約】【課題】モータシャフト自体には、センサマグネットを固定するために従来必要とされていたようなナール加工とか位置決め用の環状溝などの特別の前加工を必要とすることなく、十分に強固に圧入することを可能にするセンサマグネットホルダを提供する。【解決手段】センサマグネットホルダは、円筒部と、その一端側を大径にしたフランジ部、及び他端側のマグネット後端係止部と、４個の板状のスナップフィットを一体に形成する。フランジ部を含む円筒部内径側にモータシャフトの圧入部を形成する。４個の板状のスナップフィットは、その先端部外径側にマグネット前端係止部を形成する。このスナップフィットのそれぞれを、その弾性を利用して４辺の平坦内周面を有するセンサマグネットのそれぞれの平坦面に当接させ、かつ、マグネット後端係止部とマグネット前端係止部との間にセンサマグネットを係止する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサマグネットをモータシャフトに装着するためのセンサマグネットホルダにおいて、
シャフトに圧入する圧入部と、
センサマグネットを保持するためのマグネット保持部からなり、
前記圧入部の位置はマグネット保持部の位置に対して軸方向にずれていて、かつ、マグネット保持部とモータシャフト外周面との間に隙間が形成されているセンサマグネットホルダ。
【請求項２】
前記マグネット保持部は、センサマグネットの前端係止部を有するスナップフィットから構成される請求項１に記載のセンサマグネットホルダ。
【請求項３】
前記スナップフィットの先端部内径側にはシャフト当接部を形成した請求項２に記載のセンサマグネットホルダ。
【請求項４】
前記センサマグネットの後端係止部を備え、かつ、該後端係止部は、その端面に複数個のボスを備えて、センサマグネットを係止するときこれらボスの先端を潰すことにより、センサマグネットをシャフト軸方向に固定する請求項２に記載のセンサマグネットホルダ。
【請求項５】
前記圧入部には、その一端側を大径にしたフランジ部を形成した請求項２に記載のセンサマグネットホルダ。
【請求項６】
モータシャフトの回転位置変化に対応した信号を取得するためモータ固定側に設けた磁気感応素子に相対して備えられるセンサマグネットを、モータシャフトに装着するためのセンサマグネットホルダを組み込んだモータにおいて、
前記センサマグネットホルダは、シャフトが圧入される圧入部と、マグネット後端係止部と、複数個の板状のスナップフィットを一体に形成し、
前記複数個の板状のスナップフィットは、前記圧入部の内径側からシャフト軸方向に延長することにより構成して、その先端部外径側にマグネット前端係止部を形成し、
このスナップフィットのそれぞれを、その弾性を利用して内周に少なくとも一つの平坦面を有するセンサマグネットの平坦面に当接させ、かつ、前記マグネット後端係止部と前記マグネット前端係止部との間にセンサマグネットを係止したことから成るモータ。
【請求項７】
モータシャフトの回転位置変化に対応した信号を取得するためモータ固定側に設けた磁気感応素子に相対して備えられるセンサマグネットを、モータシャフトに装着するためのセンサマグネットホルダを組み込んだモータの製造方法において、
前記センサマグネットホルダは、シャフトが圧入される圧入部と、マグネット後端係止部と、複数個の板状のスナップフィットを一体に形成し、
前記複数個の板状のスナップフィットは、前記圧入部の内径側からシャフト軸方向に延長することにより構成して、その先端部外径側にマグネット前端係止部を形成し、
このスナップフィットのそれぞれを、その弾性を利用して内周に少なくとも一つの平坦面を有するセンサマグネットの平坦面に当接させ、かつ、前記マグネット後端係止部と前記マグネット前端係止部との間にセンサマグネットを係止し、
前記センサマグネットを係止したセンサマグネットホルダを、モータシャフトに圧入することから成るモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータシャフトの回転に伴う磁極位置の変化を検出して、ロータの回転位置変化に対応した信号を取得するセンサマグネットのための取付けホルダ、及び該ホルダを組み込んだモータとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型モータにおいて、その回転速度及び回転位置を検出するための回転検出装置は、モータシャフトのようなモータ回転部に一体に組み込まれて用いられている。このような回転検出装置は、例えば、ブラシレスモータにおいて、その回転位置情報を得るために用いられる。ブラシレスモータは、周知のように、回転シャフトに、センサマグネットと称される円周方向に磁極が交互に形成された磁石が取着される一方、その近傍には、磁気感応素子が設けられる。センサマグネットは、ロータに取着された永久磁石の磁極位置に対応して着磁されたものとなっているため、磁気感応素子によって検出されるモータシャフトの回転に伴うこのセンサマグネットの磁極位置の変化は、ロータの回転位置変化に対応するものとなる。そして、磁気感応素子の検出信号がロータの回転位置情報として駆動制御に用いられるようになっている。
【０００３】
また、回転検出装置は、ウォーム減速機付モータにおいて、その回転速度及び回転位置を検出してそれを制御するために用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。ウォーム減速機付モータにおいて、モータシャフトの回転動力は、ウォーム及びウォームホイールを介して、さらには、その出力軸に結合されている、例えば、ガラス昇降機構を介してウインドーガラスを昇降させる。このウインドーガラスの位置および速度の検出のためには、ウォーム減速機付モータに回転検出装置を一体に組み込むことによって行われていた。
【０００４】
上述のような回転検出装置においては、センサマグネットは、モータ筐体内部でモータシャフトに対して、若しくはモータ筐体から外部に延長させたモータシャフトに対して取り付けられる。図６は、センサマグネットをモータシャフトに取り付ける従来技術（特許文献３参照）を例示する図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は一部切断正面図である。モータシャフトの外周には被検出子としてのセンサマグネットがマグネットホルダに保持されて、コミテータに隣接して装着されている。樹脂により一体成形されているマグネットホルダは、周方向に等間隔に配列されている複数本の保持部材を備えている。各保持部材は、その後端部において円形リング形状に形成された連結部により一体的に連結されている。各保持部材の前端部外周には前側係合部が径方向外向きに突設されている一方、各保持部材の後端部外周には後側係合部が径方向外向きに突設されている。両係合部は保持部材の外周に嵌合されたセンサマグネットの両端面にそれぞれ係合する。
【０００５】
センサマグネットには凹部が一体的に没設されており、この凹部に、マグネットホルダに設けた回り止め凸部が嵌合して、周方向の位置決めをするようになっている。また、モータシャフトの外周面には、センサマグネットがコミテータから離間する方向へ移動するのを規制するための位置決め用環状溝が没設されている。一方、マグネットホルダの後端部内周には複数個の凸部が径方向内向きに突設されて、この凸部が位置決め用環状溝に径方向内向きに嵌入し得るように形成されている。さらに、モータシャフトの外周にはコミテータおよびアーマチュアを回り止めするためのナールを延長することで、センサマグネットおよびモータシャフトによって圧縮された保持部材の樹脂はこのナールの凹凸部に沿って変形することにより、互いに係合した状態になる。
【０００６】
このように、図示の回転検出装置は、マグネットホルダに対するセンサマグネットの位置決め及び固定、及びマグネットホルダのシャフトに対する位置決め及び固定のために、それぞれ複雑な形状を有し、かつ、センサマグネットの周方向の周り止めに対するトルクが十分なものでは無いという問題があった。
【０００７】
また、図示の回転検出装置は、コミテータに隣接して配置することを想定したものであるが、ウォームギアに隣接して配置する際には、ウォームギアのグリースがホールセンサ基板側に流出する畏れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１６４１１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８５２５号公報
【特許文献３】実開平７−３８９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、係る問題点を解決して、モータシャフト自体には、センサマグネットを固定するために従来必要とされていたようなナール加工とか位置決め用の環状溝などの特別の前加工を必要とすることなく、十分に強固に圧入することを可能にするセンサマグネットホルダを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、マグネットについては、これをモータシャフトにマグネットホルダを介して挿入するに際して、従来必要とされていた圧入のような大きな力を加える必要性を無くしてマグネット割れの発生を防ぎ、かつ、マグネットを挿入して位置決めした位置において、シャフト軸方向及び回転方向の両方向に、マグネットを確実に位置決め固定することを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、ウォームギアに隣接して配置しても、ウォームギアのグリースがホールセンサ基板側に流出することを防ぐことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のセンサマグネットホルダは、モータシャフトの回転位置変化に対応した信号を取得するためモータ固定側に設けた磁気感応素子に相対して備えられるセンサマグネットを、モータシャフトに装着するためのものである。このセンサマグネットホルダは、円筒部と、その一端側を大径にしたフランジ部、及び他端側のマグネット後端係止部と、複数個の板状のスナップフィットを一体に形成する。フランジ部を含む円筒部内径側にモータシャフトの圧入部を形成する。複数個の板状のスナップフィットは、円筒部の内径側からシャフト軸方向に延長することにより構成して、その先端部外径側にマグネット前端係止部を形成する。このスナップフィットのそれぞれを、その弾性を利用して各辺の平坦内周面を有するセンサマグネットのそれぞれの平坦面に当接させ、かつ、マグネット後端係止部とマグネット前端係止部との間にセンサマグネットを係止するよう構成する。
【００１３】
圧入部の軸方向位置は、センサマグネットが係止される位置に対して軸方向にずれている。スナップフィットは、円筒部の内周側に相当する圧入部の内径よりもスナップフィット内径を大きくして、モータシャフト外周面との間に隙間を形成し、かつ、その先端部内径側にはシャフト当接部を形成する。マグネット後端係止部は、その端面に複数個のボスを備えて、センサマグネットを係止するときこれらボスの先端を潰すことにより、センサマグネットをシャフト軸方向に固定する。
【００１４】
また、本発明のモータ及びその製造方法は、センサマグネットを係止したセンサマグネットホルダをモータシャフトに圧入することにより、上述のセンサマグネットホルダを一体に組み込んだモータを構成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、センサマグネットにかかる応力でシャフトに固定するのではなく、マグネット固定のために用いるセンサマグネットホルダに設けた圧入部で圧入してモータシャフトに固定するので、十分に強固に圧入することを可能にしつつ、マグネット割れは発生し難い。また、シャフトとセンサマグネットホルダは、圧入方式によって、移動耐力を向上させ、かつ、センサマグネットの内径を四角にする事で、周り止めトルクを向上させることができる。
【００１６】
また、本発明によれば、センサマグネットホルダのシャフトへの圧入位置を、センサマグネット固着位置から軸方向にずらし、さらには、センサマグネットが配置されている板状スナップフィットはシャフトに対して、わずかな隙間を備えることにより、センサマグネットホルダをシャフトに圧入した際に発生するシャフトからの応力がセンサマグネットに直接およばず、センサマグネットの割れが発生しにくくなる。
【００１７】
また、本発明は、モータシャフトにナール加工とか位置決め用環状溝などの何らの加工も行なわないので、シャフト曲がりを発生させることなく、センサマグネットの回転方向と軸方向の両方の固定を低コストで行うことができる。センサマグネットとセンサマグネットホルダは、いわゆるパッチン止めとし、シャフト挿入後は、センサマグネットが外れることが無い。
【００１８】
また、本発明によれば、ウォームギアに隣接して配置しても、ウォームギアのグリースがホール素子基板側に流出することを防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、スナップフィットを、その弾性を利用して内周に少なくとも一つの平坦面を有するセンサマグネットの平坦面に当接させることにより、センサマグネットとセンサマグネットホルダには、お互いの回り止めのための軸方向の凹凸部を設ける必要が無く、組込み時の作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】回転検出装置を含むウォーム減速機付モータの全体構成を一部断面で示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、回転検出装置が見えるように減速機ケースなどを取り除いた状態で示す斜視図であり、また、（Ｂ）は回転検出装置部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】センサマグネットホルダを単独で示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た斜視図、（Ｃ）は断面斜視図、（Ｄ）は、（Ｃ）に示すスナップフィット先端のＸ部を拡大した断面図である。
【図４】センサマグネットホルダを介してのセンサマグネットのシャフト上への取付けを説明する図であり、（Ａ）は、センサマグネットホルダとセンサマグネットを併置して示す斜視図であり、（Ｂ）は、取付状態で示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は、図４（Ｂ）に示す取付状態の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中に示すＸ−Ｘ’ラインで切断した断面図である。
【図６】センサマグネットをモータシャフトに取り付ける従来技術を例示する図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は一部切断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、例示に基づき本発明を説明する。センサマグネットをシャフトの所定位置へ位置決めしかつ固定する本発明の技術は、従来技術として前述したようなブラシレスモータとかウォーム減速機付モータのような、回転速度及び回転位置を検出することが求められるあらゆる小型モータに適用することができるが、以下、ウォーム減速機付モータに適用した場合を例として説明する。
【００２２】
図１は、回転検出装置を含むウォーム減速機付モータの全体構成を一部断面で示す斜視図である。図２（Ａ）は、回転検出装置が見えるように減速機ケースなどを取り除いた状態で示す斜視図であり、また、（Ｂ）は回転検出装置部分を拡大して示す斜視図である。モータ部には減速機部及びそれらを制御するコントローラがネジ止め等により接続されている。モータは、通常の有ブラシＤＣモータであり、金属材料により有底中空筒状に形成され、その内周面にマグネットを取り付けたモータケースと、該ケースの開口部を閉じるように嵌着されたエンドベルとを有している。モータ部のエンドベル部から外部に延長したモータシャフトの先端は、減速機ケースに設けた軸受に軸支されている。
【００２３】
減速機部は、延長したモータシャフトに結合されているウォームと、該ウォームに噛み合うウォームホイールと、ウォームホイールの中心から取り出される出力軸（図示省略）等から構成されている。出力軸は、例えば自動車用パワーウィンド装置に接続されている。
【００２４】
回転検出装置は、回転側に設けられるセンサマグネットと、固定側に設けられる磁気感応素子（ホール素子）との組み合わせによって構成される。例示のホール素子は、コントローラ筐体に固定されている基板上において、回転するセンサマグネットに相対するように取り付けられている。このような回転検出装置は、ホール素子に電流を供給しかつ信号を取り出すための配線を備えることにより、モータ回転に対応する両者の相対的移動に基づいて磁極からの磁束が、変化するのをホール素子で検出してパルス信号として発生するものである。これによって、モータの回転速度及び回転位置を検出してそれを制御することが可能になる。
【００２５】
図３は、センサマグネットホルダを単独で示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た斜視図、（Ｃ）は断面斜視図、（Ｄ）は、（Ｃ）に示すスナップフィット先端のＸ部を拡大した断面図である。図示のセンサマグネットホルダは、例えばガラス入りナイロンのような樹脂材料を成形加工することにより、円筒部と、その一端側を大径にしたフランジ部、及び他端の円形状のマグネット後端係止部と、４個の板状のスナップフィット（マグネット保持部）を一体に形成したものである。円筒部端部を大径にすることにより構成されるフランジ部は、センサマグネットホルダの端部に位置して、ウォームギアのグリースがホール素子基板側に流出することを防止する。フランジ部を含む円筒部の内径側が、モータシャフトの圧入部となる。
【００２６】
４個の板状のスナップフィットは、円筒部の内径側からシャフト軸方向に延長することにより構成される。このスナップフィット先端の外径側に、垂直方向のマグネット係止面とそこから先端側方向に傾斜した面とから構成したマグネット前端係止部が形成され、かつ、内径側にはシャフトを支持するようにシャフト側に向けて突起形状にしたシャフト当接部が形成されている。スナップフィット内径とシャフトの間には隙間を設けて配置されるように、スナップフィットは、円筒部とは内径側に段差を形成して結合されている。言い換えると、フランジ部を含む円筒部の内周側に相当する圧入部の内径よりも、スナップフィット内径の方が大きい。これによって、圧入される円筒部内径と、シャフト当接部のみがシャフト外周に圧入されることになる。円筒部の端面に位置する円形（円筒）状のマグネット後端係止部は、その端面に複数個のボスを備えている。後述するように、マグネット後端係止部は、スナップフィット先端のマグネット前端係止部との間にマグネットを係止するとき、これらボスは先端が潰されることにより、マグネットをシャフト軸方向に確実に固定する。図３（Ｂ）（Ｃ）に示した４個の貫通穴は、センサマグネットホルダの機能上は不要であるが、センサマグネットホルダを成型する際の金型ピンを挿通させるために必要なものである。この貫通穴は、配置したマグネットにより塞がれることになる。
【００２７】
図４は、センサマグネットホルダを介してのセンサマグネットのシャフト上への取付けを説明する図であり、（Ａ）は、センサマグネットホルダとセンサマグネットを併置して示す斜視図であり、（Ｂ）は、取付状態で示す斜視図である。図５（Ａ）は、図４（Ｂ）に示す取付状態の断面図であり、図５（Ｂ）は、（Ａ）中に示すＸ−Ｘ’ラインで切断した断面図である。軸方向には所定幅を有するセンサマグネットは、円形状の外周面と、４辺の平坦面を有する略４角形状の内周面を有している。図示のように略４角形状の内周面のコーナー部は、丸くしても良いが、４つの辺のそれぞれには、板状のスナップフィットが当接するように、平坦面にする。このセンサマグネットは、例えばフェライト系の樹脂マグネットを使用して、円周方向に磁極（例えば、４極）を交互に形成する。なお、図中に示したゲート口は、センサマグネットの機能上は不要であるが、マグネットを、例えば、プラスチックコンパウンド材料から成形するために、その材料を注入する入口に必然的に形成される樹脂注入跡である。
【００２８】
組立てに際して、最初に、センサマグネットをセンサマグネットホルダ上に組み合わせる。その際、スナップフィットはその弾性により内径側に撓むことができるので、４個のスナップフィットがそれぞれ、センサマグネットの４辺の平坦面に当接するように配置することは容易である。マグネット前端係止部は、垂直方向のマグネット係止面とそこから先端側方向に傾斜した面とから構成しているので、この傾斜面を利用してセンサマグネットを容易に挿入することができる一方、一旦挿入した後は、垂直方向のマグネット係止面によりその位置から容易に抜け出ないように構成されている。このように、マグネット後端係止部と前端係止部の間への軸方向のセンサマグネット配置については、スナップフィットの弾性を利用して容易に行うことができ（いわゆる、パッチン止め）、さらに、マグネット当接面に位置するボスを潰すことにより、ゆるみ無く確実に固定されることになる。また、４個のスナップフィットがそれぞれ、センサマグネットの４辺の平坦面に当接することにより、センサマグネットはセンサマグネットホルダに対して、確実に回り止めされる。
【００２９】
次に、センサマグネットを組み合わせたセンサマグネットホルダが、シャフト上に圧入される。圧入は、図５（Ａ）に見られるように、フランジ部を含む円筒部の内径側に相当する圧入部と、スナップフィット先端のシャフト当接部でのみ行われる。このとき、センサマグネットホルダのシャフトへの圧入位置（圧入部）は、センサマグネット固着位置とは軸方向にずれている。また、図５（Ａ）及び（Ｂ）に見られるように、センサマグネットが配置されている板状のスナップフィットはシャフトに対して、径方向にわずかな隙間を有している。そのため、センサマグネットホルダをシャフトに圧入した際に発生するシャフトからの応力がセンサマグネットに直接およばない。このように、スナップフィットは、その先端側のシャフト当接部を除いて、シャフト外周面との間に隙間を形成するように、円筒部とは径方向に段差を設けて結合されているので、センサマグネットホルダにシャフトを圧入した際にシャフトから受ける応力によるマグネット割れを防ぐことができる。言い換えると、センサマグネットホルダを強固に圧入することが可能になるので、シャフト軸方向の移動を規制する加工をシャフトに施す必要は無くなる。
【００３０】
また、センサマグネットについても、治具を用いることにより決まるシャフト上の所定位置に、センサマグネットホルダを圧入した後は、スナップフィットが内径側に撓むことはできないので、センサマグネットに強い力を加えなくとも、配置された位置で確実に保持されることになる。
【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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