(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄板を回転積層したロータコアの外径面に形成された接着面に、マグネットを接着する回転電機のロータにおいて、
積層された上記ロータコアに形成したシャフト貫通孔の内周面に、上記鉄板の孔径を変えることによって凹凸部を形成し、上記シャフト貫通孔の両端開口部には凸部を配置すると共に、圧入部に筋立て形状の凸状部を有するシャフトを、上記シャフトの圧入開始側端部において上記シャフトの凸状部端部が、上記ロータコアの端面より出っ張らないよう上記シャフト貫通孔に圧入して組付け、凹部を２箇所以上、凸部箇所を凹部の箇所プラス１箇所とすると共に上記凹凸部と上記シャフトとの各径寸法を、シャフト本体径＜コア凸部径＜シャフト筋立て径＜コア凹部径に設定したことを特徴とする回転電機用ロータ。 
【請求項２】
上記凹凸部は、上記シャフト貫通孔内において、この貫通孔の軸線中央点を中心にして両開口部に向かって対称となるよう配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用ロータ。
【請求項３】
上記シャフトの凸状部は、ローレット形状に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項４】
上記ロータコアにおいて、上記ロータコア外径面の接着面は平面状に形成され、この平面状の接着面と上記シャフトの貫通孔間に、上記シャフトの圧入時に上記ロータコアの変形を防ぐ穴部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項５】
上記ロータコアの凹部の軸方向長さＷ１ｂは、０＜Ｗ１ｂ≦１０ｍｍに設定したことを特徴とする特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項６】
上記ロータコアの硬度は、上記シャフトの硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項７】
上記マグネットを上記ロータコアに固定する接着剤は、シリコーン接着剤としたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータコアに、シャフトを圧入したロータを用いることを特徴とした電動パワーステアリング用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機用ロータおよび電動パワーステアリング用モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機のロータは、プレス加工により鉄板を積層されたロータコア中央部の貫通孔にシャフトを圧入することによってロータコアとシャフトを締結している。
従来の回転電機のロータコアにおいては、シャフトを圧入する際のシャフト曲がり、変形による軸芯振れを抑えるため、積層されたロータコアの中心孔の径を軸方向において、部分的に僅かに大きく構成して、その大きくした中心孔と軸との間に隙間を形成することにより、シャフトの圧入力の低減を図り、シャフト曲がり、変形を防止し、軸芯振れを解消する構成にしている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−１４５２４８号公報
【特許文献２】特開２００６−２１７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータコアの外周面にマグネットを接着固定する従来の回転電機の場合、従来のロータコアの構成では、シャフトの圧入時、ロータコアの圧入部と非圧入部において変形量の差を考慮した設計がなされていないため、マグネット接着面となるロータコア外周面（平面）にうねりが発生してしまい、マグネットの接着強度、マグネット貼り付け精度を低下させてしまう欠点があった。また、ロータコアの外径面（平面）のうねりを抑えるために圧入代を小さくした場合は、ロータコアの回りトルクが小さくなるため、うねり抑制と必要なロータコアの回りトルク確保を両立させることが困難であった。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、必要なロータコアの回りトルクを確保しつつ、シャフトの圧入力を低減することができ、また、かじり（焼き付き等）による圧入力の増加によるロータコアの振れ悪化対策だけではなく、マグネットを貼り付けるロータコア外径面（平面）のうねりを抑制し、マグネットの接着強度およびマグネットの貼り付け精度の向上効果を併せ持った高精度なロータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる回転電機用ロータは、鉄板を回転積層したロータコアの外径面に形成された接着面に、マグネットを接着する回転電機のロータにおいて、積層された上記ロータコアに形成したシャフト貫通孔の内周面に、上記鉄板の孔径を変えることによって凹凸部を形成し、上記シャフト貫通孔の両端開口部には凸部を配置すると共に、圧入部に筋立て形状の凸状部を有するシャフトを、上記シャフトの圧入開始側端部において上記シャフトの凸状部端部が、上記ロータコアの端面より出っ張らないよう上記シャフト貫通孔に圧入して組付け、凹部を２箇所以上、凸部箇所を凹部の箇所プラス１箇所とすると共に上記凹凸部と上記シャフトとの各径寸法を、シャフト本体径＜コア凸部径＜シャフト筋立て径＜コア凹部径に設定したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の回転電機用ロータによれば、必要なロータコアの回りトルクを確保しつつ圧入力を低減させることができ、また、かじり等による圧入力の増加によるロータの振れ悪化対策だけではなく、マグネットを貼り付けるロータコア外径面のうねりを抑制し、マグネットの接着強度およびマグネットの貼り付け精度の向上効果を併せ持つことができる。また、回転積層することにより、ロータコア単品の倒れ等の精度も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明にかかるロータコアの基本構成を示す説明図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は積層板の厚さを説明するための拡大断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる回転電機用ロータを示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる回転電機用ロータを示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
【００１０】
実施の形態１
まず、図１に基づいてこの発明にかかる回転電機用ロータコア本体の基本構成を説明する。
ロータコア１は、鉄板をプレス打ち抜きにより所定の形状に成形し、打ち抜かれた鉄板１dを複数枚の回転積層した磁性体で形成されており、複数のかしめ部１cにより鉄板同士を一体固定している。ロータコア１の外周には、複数のマグネット４を接着するための平面１eを複数設けており、ロータコア１の中心には、シャフト２を圧入するための貫通孔１ｈがあり、ロータコア１の軸方向において貫通孔径を変化させた凸部１aを４箇所と凹部１bを３箇所を形成している。
【００１１】
このように実施の形態１では、鉄板１dを回転積層しているので、材料の位置により、板厚に偏差が生じる場合でも積層厚みが平均化され、ロータコア１の倒れ等の精度を向上することができ、マグネット接着面１eのうねりにも抑制効果がある。また、ロータコア１の中心部には、シャフト２を圧入するための貫通孔があり、ロータコア１の軸方向において貫通孔径を変化させることにより、シャフト圧入時のマグネット接着面のうねりを抑えることができる最適な貫通穴径の凸部１aと凹部１bを形成している。
【００１２】
又、ロータコア１は、孔径を異にする大小２種類の貫通孔径を有する積層板１ｄで構成され、小孔径の積層板を複数枚積層することにより貫通孔１ｈの内周面に、径方向に突出する４箇所の凸部１ａを形成すると共に大孔径の積層板を複数枚積層することにより貫通孔１ｈの内周面に、径方向に窪む３箇所の凹部１ｂを形成している。そして、凹凸部１ａ、１ｂは、貫通孔１ｈ内に軸方向に交互に配置すると共に貫通孔１ｈの両開口部には凸部１ａをそれぞれ配置し、シャフト１をいずれかの開口部（図１では左側）から矢印方向に圧入することによりロータの組付けが行なわれている。
【００１３】
素材（積層板１ｄ）の板厚は、図１（ｃ）に示すように一定（ｔ１とｔ２）でないため、位置により厚みが異なり、一枚の素材では僅かな差であっても、何枚もの素材を積層した場合はその差が何倍にもなり、積層後の厚み差が、ロータコア１の倒れに繋がり無視できなくなる。しかし、実施の形態１では上記のように、積層板１ｄは、回転積層しているので材料の位置により板厚に偏差が生じる場合でも積層厚みが平均化され、ロータコア１の倒れ等の精度を向上することができ、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりに対しても抑制効果がある。また、貫通孔径の凸部１ａと凹部１ｂは、ロータコア１の軸方向において貫通孔径を変化させることにより、シャフト圧入時のマグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑えることができる効果を発揮する。
【００１４】
また、上記のように、ロータコア１の圧入部となる凸部１ａを４箇所、非圧入部となる凹部１ｂを３箇所設けることにより、ロータコア１の両端の開口部は、凸部１ａになるようにしている。そうすることで圧入時にロータコア内径と後述するシャフト２、３の芯ズレが矯正されるため、ロータコア端部の径方向にかかる力を小さくでき、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制する効果がある。また、凹部１ｂを２箇所以上、凸部１ａを凹部箇所プラス１箇所設けることで、ロータコア１の軸方向長さに応じて、凹凸部箇所を増加したり、凹部１ｂの長さＷ１ｂを短くすることができ、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制することができる。
【００１５】
また、ロータコア１は、貫通孔１ｈ内において、凸部１ａと凹部１ｂが貫通孔１ｈの軸線中央点を中心にして両開口部に向かって対称となる対称形状に配置しているため、ロータコア１の方向性が無くなり、挿入方向に寄らず安定した圧入力でシャフト２、３を圧入することができ、シャフト圧入の作業性が向上する。
【００１６】
また、圧入部となる凸部１ａが開いた積層板１ｄと非圧入部となる凹部１ｂが開いた積層板１ｄは、上記のとおり複数のかしめ部１ｃにより一体固定しているので、貫通孔１ｈの非圧入部となる凹部１ｂとシャフト２、３との間に大きなクリアランスがあっても、凹部１ｂが開いた積層板１ｄのズレ量はそのクリアランス分ずれることがないので、ロータ径方向の変形量が抑えられ、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを低減させることができる効果がある。
【００１７】
次に図２に基づいて実施の形態１にかかるロータの構造について説明する。
図２に示すロータコア１は、積層板１ｄを７２°ずつ回転積層した磁性体からなる積層板で形成され、貫通孔１ｈには圧入部となる４箇所の凸部１ａと非圧入部となる３箇所の凹部１ｂが形成されている。
さらに、ロータコア１は、外周面に凸状部すなわち筋立て部２ａが形成され且つこのロータコア１に圧入保持される筋立て付きのシャフト２と、ロータコア１の外径面すなわちマグネット接着面である平面部１ｅにシリコーン接着剤によって固定された複数のマグネット４と、このマグネットの外周に設けた非磁性体からなる保護カバー５にて構成されており、貫通孔１ｈとマグネット接着面である平面部１ｅ間のロータコア１には、シャフト２の圧入時にロータコア１の変形を防ぐ（変形を吸収する）穴部１ｆが設けられ、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制させ、かつロータの重量低減を図っている。なお、図２（ａ）中、左側の矢印はシャフト２の圧入方向を示している。
【００１８】
また、各構成部品径は、シャフト本体径Ｄ２＜ロータコア凸部径Ｄ１ａ＜シャフト筋立て径Ｄ２ａ＜ロータコア凹部径Ｄ１ｂの寸法関係に設定されている。
【００１９】
このようにこの実施の形態１では、貫通孔１ｈに圧入部となる凸部１ａと非圧入部となる凹部１ｂを設けたロータコア１に、筋立て付きのシャフト２を圧入することで、必要な回りトルクを確保しつつ、凸部１ａの軸方向長さＷ１ａとシャフト２の筋立て部２ａの箇所を調整することで圧入力を低減させることができる。
非圧入部となる凹部１ｂの軸方向長さＷ１ｂが１０ｍｍを超えると圧入力が低い状態でもマグネット接着面である平面部１ｅのうねりが大きくなるが、凹部１ｂの軸方向長さＷ１ｂを、０＜Ｗ１ｂ≦１０ｍｍとすることで、シャフト２の圧入時にロータコア１の凹部１ｂが内側に撓むことを抑えており、ロータコア１の外周面にある平面部１ｅのうねりを抑制する効果がある。
このように構成にすることでかじり等による圧入力の増加によりロータコアの振れ悪化対策のみでなく、マグネットを貼り付けるロータコアの外径面、すなわちマグネット接着面である平面部１ｅにうねりが発生することを抑制し、マグネットの接着強度およびマグネット貼り付け精度向上の効果を併せ持つことができる。
【００２０】
また、ロータコア１の圧入方向に圧入部となる凸部１ａと非圧入部となる凹部１ｂを交互に設けることで、もし圧入時にロータコア１の凸部１ａとシャフト２の筋立て部２ａ間でかじりが発生しても、かじりにより増加した応力が非圧入部である凹部１ｂで開放されるため、かじりが連続して発生することを防止でき、かじりの成長抑制効果がある。そのため、かじり等による圧入力増加による振れ悪化対策ではなく、かじりによる変形、つまりマグネット４を貼り付けるロータコア１の平面部１ｅにうねりが発生することを抑制し、マグネット４の貼り付け精度が向上する。
【００２１】
また、接着剤には、弾性のあるシリコーン接着剤を用いるため、平面部１ｅのうねりが小さく、平面度の精度が良好の場合は接着剤厚みが薄くなり、接着力も確保できる。（シリコーン接着剤は、一般に接着剤厚みが厚いと凝集破壊する応力が低くなるため、その分保持力が低下する。）
【００２２】
また、シリコーン接着剤には弾性があるため、回転電機の使用環境の低温時、高温時において、ロータの各構成部品の線膨張係数の差により熱応力が発生しても、接着剤内で熱応力を緩和し剥がれること無く、接着力を確保することができる。
【００２３】
また、この実施の形態１では、ロータコア１の硬度がシャフト２の硬度よりも小さい構成としており、圧入時には、硬度差があるため、ロータコア１のみが削られるように圧入することが可能となり、シャフト２のかじりを抑えることでマグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制することができる。
【００２４】
図２（ａ）に示すようにロータコア圧入方向の終端部、すなわち貫通孔１ｈに圧入されるシャフト２の圧入開始側端部において、ロータコア１の端面とシャフト２の筋立て部２ａの先端間の寸法Ｆ１をＦ１＞０の関係に設定し、ロータコア端面よりシャフト２の筋立て部２ａの先端部が貫通孔開口から外部へ突き出ないようにしてシャフト２を貫通孔１ｈ内に固着した構成としており、シャフト圧入時にロータコア１とシャフト筋立て部２ａのかじりにより、微小な金属屑が発生しても、筋立て部２ａがロータコア１より突出していないため、金属屑がロータとステータ間に入り込むことによる機械的ロックはしない構造となっている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように貫通孔１ｈとマグネット接着面である平面部１ｅ間のロータコア１には、シャフト２の圧入時にロータコア１の変形を防ぐ穴部１ｆを設けており、シャフト２を圧入してもロータコア１の変形を吸収し、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを低減させることができる。また、穴部１ｆでロータコア１の一部を空洞化することでロータの重量を低減させることができる。
【００２６】
実施の形態２
次に図３に基づいて実施の形態２にかかるロータの構造について説明する。
実施の形態２は、実施の形態１に対し、ロータコア１の軸方向長さが短い場合の構成を示したものであり、構成部品は実施の形態１と同一である。異なる点は、ロータコアの軸方向長さが短くなったことに伴い、シャフト３の圧入部をローレット形状とし、ロータコア１の貫通孔１ｈと外周面の間に穴部１ｆを設けた構成としており、図３（ａ）中、左側の矢印はシャフト３の圧入方向を示している。
【００２７】
また、各構成部品径は、シャフト本体径Ｄ３＜ロータコア凸部径Ｄ１ａ＜シャフトローレット径Ｄ３ａ＜ ロータコア凹部径Ｄ１ｂの寸法関係に設定されている。
【００２８】
このように実施の形態２では、貫通孔１ｈに圧入部となる凸部１ａと非圧入部となる１ｂを設けたロータコア１に、外周面に凸状部、すなわちローレット形状のローレット部３ａを形成したローレット付きのシャフト３を圧入することで、必要な回りトルクを確保しつつ、凸部１ａの軸方向長さＷ１ａとシャフト３のローレット部３ａの形状を調整することで圧入力を低減させることができる。
このとき、ロータコア１の軸方向長さが短い分、シャフト３にローレット形状を付けることで圧入面積を増やし、必要なロータコアの回りトルクを確保している。
【００２９】
実施の形態１と同様にロータコア１の非圧入部となる凹部１ｂの軸方向長さＷ１ｂは、０＜Ｗ１ｂ≦１０ｍｍとすることで、シャフト３の圧入時にロータコア１の凹部１ｂが内側に撓むことを抑えることでロータコア１の外周面にあるマグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制する効果がある。
【００３０】
また、ロータコア１の圧入方向に圧入部となる凸部１ａと非圧入部となる凹部１ｂを交互に設けることで、もし圧入時にロータコア１の凸部１ａとシャフト３のローレット部３ａ間でかじりが発生しても、かじりにより増加した応力が非圧入部である凹部１ｂで開放されるため、かじりが連続して発生することを防止でき、かじりの成長抑制効果がある。そのため、かじり等による圧入力増加による振れ悪化対策ではなく、かじりによる変形、つまりマグネット４を貼り付けるロータコア１の接着面である平面部１ｅにうねりが発生することを抑制し、マグネット４の貼り付け精度が向上する。
通常、ロータコアの軸方向長さを短くするに伴い、圧入長さも短くなるため、ロータコアの回りトルクも小さくなるが、シャフト外周の圧入部形状をローレット形状にすることで、筋立てよりも圧入面積を増やし、必要なロータコアの回りトルクを確保することができる。
【００３１】
また、この実施の形態２においても、ロータコア１の硬度がシャフト３の硬度よりも小さい構成としており、圧入時には、硬度差があるため、ロータコア１のみが削られるように圧入することが可能となり、シャフト３のかじりを抑えることでマグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑制することができる。
【００３２】
図３（ａ）に示すようにロータコア圧入方向の終端部、すなわち貫通孔１ｈに圧入されるシャフト３の圧入開始側端部において、ロータコア１の端面とシャフト３のローレット部３ａの先端間の寸法Ｆ２をＦ２＞０の関係に設定し、ロータコア端面よりシャフト３のローレット部３ａの先端部が貫通孔開口から外部へ突き出ないようにしてシャフト２を貫通孔１ｈ内に固着した構成としており、シャフト圧入時にロータコア１とシャフトローレット部３ａのかじりにより、微小な金属屑が発生しても、ローレット部３ａがロータコアより突出していないため、金属屑がロータとステータ間に入り込むことによる機械的ロックはしない構造となっている。
【００３３】
上記実施の形態１、２では、回転電機のロータについて説明したが、この発明は、例えば電動パワーステリング用モータにおいても適用できる。電動パワーステリング用モータでは、マグネットの貼り付け位置精度が、モータのコギングトルク、トルクリップルに影響するため、マグネット接着面である平面部１ｅのうねりを抑えることでコギングトルク、トルクリップルの低減を図れ、操舵フィーリング悪化を抑制することができる電動パワーステアリング用モータとしては好適である。
【００３４】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ロータコア
１ａ  凸部（圧入部）
１ｂ  凹部（非圧入部）
１ｃ  かしめ部
１ｄ  積層板（鉄板）
１ｅ  平面部（マグネット接着面）
１ｆ  穴部（空洞部）
１ｈ  シャフト貫通孔
Ｄ１ａ  凸部径寸法
Ｄ１ｂ  凹部径寸法
Ｗ１ａ  凸部の軸方向寸法
Ｗ１ｂ  凹部の軸方向寸法
２  シャフト
２ａ  シャフト２の筋立て部
Ｄ２  シャフト２の本体径
Ｄ２ａ  シャフト２の筋立て部径
３  シャフト
３ａ  シャフト３のローレット部
Ｄ３  シャフト３の本体径
Ｄ３ａ  シャフト３のローレット部径
Ｆ１  ロータコア１の端部とシャフト筋立て部２ａの端部との距離
Ｆ２  ロータコア１の端部とシャフトローレット部３ａの端部との距離
４  マグネット
５  保護カバー。
【図１】
0005634383.tif 000002
【図２】
0005634383.tif 000003
【図３】
0005634383.tif 000004