(57)【要約】【課題】ラミネーションの外周端部の開きを防止する。【解決手段】ロータ２０は、シャフト２１、ロータコア２２、少なくとも１つのマグネット２３、及び少なくとも１つの固定部２４を備える。シャフト２１は、軸方向に延びる。ロータコア２２は、複数のラミネーション２２１、及び少なくとも１つのカシメ部２２２を有する。複数のラミネーション２２１は、軸方向に積層される。カシメ部２２２は、マグネット２３の径方向内側に配置され、複数のラミネーション２２１を互いにかしめる。マグネット２３は、ロータコア２２に埋め込まれる。固定部２４は、複数のラミネーション２２１の外周縁の少なくとも一部を互いに固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるシャフトと、
軸方向に積層された複数のラミネーション、及び前記マグネットの径方向内側に配置されて複数の前記ラミネーションを互いにかしめる少なくとも１つのカシメ部、を有するロータコアと、
前記ロータコアに埋め込まれる少なくとも１つのマグネットと、
複数の前記ラミネーションの外周縁の少なくとも一部を互いに固定する少なくとも１つの固定部と、を備える、ロータ。
【請求項２】
前記固定部は、前記ラミネーションの外周縁を互いに溶接する溶接部である、請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記カシメ部、前記マグネット、及び前記固定部は、径方向に直線状に並び、
複数の前記ラミネーションは、少なくとも一つのラミネーション群を構成し、
前記カシメ部、及び前記固定部は、前記ラミネーション群毎に設けられる、請求項1又は２に記載のロータ。
【請求項４】
複数の前記ラミネーションは、複数の前記ラミネーション群を構成し、
前記ラミネーション群は、互いに周方向にずれる、請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアは、径方向外側に突出し且つ周方向に配置される複数の凸部を有し、
前記マグネット及び前記固定部の数は、前記凸部の数と同じであり、
前記固定部は、前記凸部の頂点に配置される、請求項１から４のいずれかに記載のロータ。
【請求項６】
複数の前記ラミネーション群毎に設けられる前記凸部の各々は、周方向の位置が互いに異なる、請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記ロータコアは、軸方向に貫通する複数の軽減孔をさらに有し、
前記カシメ部の数は、前記軽減孔の数と同じであり、
前記軽減孔及び前記カシメ部は、周方向において交互に配置される、請求項１から６のいずれかに記載のロータ。
【請求項８】
複数の前記ラミネーション群毎に設けられる前記軽減孔の各々は、互いに連通する、請求項６に記載のロータ。
【請求項９】
前記マグネット、前記カシメ部、及び前記固定部の数は、互いに同じである、請求項１から８のいずれかに記載のロータ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のロータと、
前記ロータと径方向に対向し、複数のコイルを有するステータと、を備える、モータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のモータを備える、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ、モータ、及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアの内部にマグネットを収容するＩＰＭロータが知られている。例えば、特許文献１には、永久磁石埋設型電動機が開示される。この電動機の回転子は、回転子鉄心、及び永久磁石を有する。回転子鉄心は、軸方向に積層される複数の鉄板を有する。回転子鉄心は、軸方向に貫通する磁石埋設孔を有する。永久磁石は、磁石埋設孔に収容される。複数の鉄板は、永久磁石の径方向内側において、カシメピンで互いに締結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００８／１３９６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような構成の電動機が回転すると、各ラミネーションが共振して各ラミネーションの外周端部が軸方向に開くおそれがある。【０００５】
本発明は、ラミネーションの外周端部の開きを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的なロータの一つの様態は、シャフトと、ロータコアと、少なくとも１つのマグネットと、少なくとも１つの固定部とを備える。シャフトは、軸方向に延びる。ロータコアは、複数のラミネーション、及び少なくとも１つのカシメ部を有する。複数のラミネーションは、軸方向に積層される。カシメ部は、マグネットの径方向内側に配置され、複数のラミネーションを互いにかしめる。マグネットは、ロータコアに埋め込まれる。固定部は、複数のラミネーションの外周縁の少なくとも一部を互いに固定する。【０００７】
本発明の例示的なモータの一つの様態は、上述のロータと、ロータと径方向に対向し、複数のコイルを有するステータと、を備える。【０００８】
本発明の例示的な電動パワーステアリングの一つの様態は、上述のモータを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ラミネーションの外周端部の開きを防止することができ、信頼性の高いロータ、モータ及び電動パワーステアリングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係るモータの断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るロータの斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るロータの平面図である。
【図４】図４は、図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るロータ、モータ、及び電動パワーステアリング装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本明細書において、「軸方向」はロータの回転軸の延びる方向を意味し、「径方向」はロータの回転軸を中心とした円の径方向を意味し、「周方向」はロータの回転軸を中心とした円の周方向を意味する。
また、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる状態と、軸方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態とを含む。同様に、本明細書において「径方向に延びる」とは、厳密に径方向に延びる状態と、径方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態とを含む。
【００１２】
図１に示すように、モータ１は、インナーロータ型である。モータ１は、ハウジング１０、ロータ２０、ステータ３０、及びベアリングホルダ４０を備える。ハウジング１０は、有底円筒状である。すなわち、ハウジング１０は、底面を有する。そして、ハウジング１０の上面は開口する。ハウジング１０は、ロータ２０、及びステータ３０を収容する。ベアリングホルダ４０は、ハウジング１０に固定される。ステータ３０は、複数のコイル３１を有する。ステータ３０は、ロータ２０と径方向に対向する。
【００１３】
［ロータ］  図２〜図４に示すように、ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、複数のマグネット２３と、複数の固定部２４と、を備える。ロータ２０は、回転軸Ｏを中心に回転する。
［シャフト］  シャフト２１は、軸方向に延びる。シャフト２１は、略円柱状である。図１に示すように、シャフト２１は、第１ベアリング５１及び第２ベアリング５２によって回転可能に支持される。第１ベアリング５１は、ベアリングホルダ４０に支持される。第２ベアリング５２は、ハウジング１０に保持される。
【００１４】
［ロータコア］  図２〜図４に示すように、ロータコア２２は、シャフト２１に固定される。ロータコア２２は、シャフト２１と一体的に回転する。ロータコア２２は、複数のラミネーション２２１を有する。複数のラミネーション２２１は、軸方向に積層される。各ラミネーション２２１は、互いに実質的に同じ形状を有する。各ラミネーション２２１は、例えば、電磁鋼板である。
【００１５】
複数のラミネーション２２１は、複数のラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃを構成する。なお、本実施形態では、複数のラミネーション２２１は、３つのラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃを構成する。詳細には、複数のラミネーション２２１は、第１ラミネーション群２２０ａ、第２ラミネーション群２２０ｂ、及び第３ラミネーション群２２０ｃを構成する。各ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃは、互いに周方向にずれる。すなわち、複数のラミネーションは、複数のラミネーション群を構成し、ラミネーション群は、互いに周方向にずれる。すなわち、ロータ２０は、スキュー構造を有する。
【００１６】
ロータコア２２は、複数のカシメ部２２２を有する。各カシメ部２２２は、複数のラミネーション２２１を互いにかしめる。カシメ部２２２は、マグネット２３の径方向内側に配置される。各カシメ部２２２は、周方向に互いに間隔をあけて配置される。また、各カシメ部２２２は、軸方向に延びる。
【００１７】
各カシメ部２２２は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。すなわち、各カシメ部２２２は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に各ラミネーション２２１を互いにかしめる。各カシメ部２２２は、異なるラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃに属するラミネーション２２１同士をかしめない。このため、各ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃは、互いに固定されない。各ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃは、別々にシャフト２１に固定される。
【００１８】
ロータコア２２は、複数の軽減孔２２３を有する。軽減孔２２３は、軸方向に貫通する。軽減孔２２３は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。第１ラミネーション群２２０ａに設けられる軽減孔２２３と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる軽減孔２２３と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる軽減孔２２３は、互いに連通していなくてもよい。なお、本実施形態では、第１ラミネーション群２２０ａに設けられる軽減孔２２３と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる軽減孔２２３と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる軽減孔２２３とは、互いに連通する。すなわち、複数のラミネーション群毎に設けられる軽減孔の各々は、互いに連通する。
【００１９】
軽減孔２２３の数は、カシメ部２２２の数と同じである。軽減孔２２３及びカシメ部２２２は、周方向において交互に配置される。カシメ部２２２と軽減孔２２３とを合わせた数は、マグネット２３の数と同じである。すなわち、カシメ部２２２及び軽減孔２２３のそれぞれの数は、マグネット２３の数の半分である。各マグネット２３の径方向内側には、カシメ部２２２又は軽減孔２２３のいずれかが配置される。
【００２０】
ロータコア２２は、いわゆるＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型のロータである。ロータコア２２は、複数のマグネット２３が内部に埋め込まれる。ロータコア２２は、マグネット２３を収容するための複数の収容孔２２４を有する。各収容孔２２４は、軸方向に延びる。各収容孔２２４は、周方向に互いに間隔をあけて配置される。各収容孔２２４は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。
【００２１】
各収容孔２２４は、マグネット２３を収容する一方で、フラックスバリアとしても機能する。すなわち、各収容孔２２４の周方向の両端部は、マグネット２３が存在しない空隙である。この各収容孔２２４の両端部が、フラックスバリアとして機能する。
【００２２】
第１ラミネーション群２２０ａに設けられる収容孔２２４と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる収容孔２２４と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる収容孔２２４は、互いに連通していなくてもよい。なお、本実施形態では、第１ラミネーション群２２０ａに設けられる収容孔２２４と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる収容孔２２４と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる収容孔２２４とは、互いに連通する。第１ラミネーション群２２０ａに設けられる収容孔２２４と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる収容孔２２４と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる収容孔２２４とは、周方向の位置が互いに異なる。
【００２３】
ロータコア２２は、複数の凸部２２５を有する。詳細には、ロータコア２２の外周面は、複数のベース部２２６と、複数の凸部２２５とを有する。各ベース部２２６と各凸部２２５とは、周方向において交互に配置される。各ベース部２２６は、軸方向視において、回転軸Ｏを中心とした円の一部である。
【００２４】
各凸部２２５は、ベース部２２６から径方向外側に突出する。各凸部２２５の外縁は、平面視において円弧状である。各凸部２２５の曲率半径は、各ベース部２２６の曲率半径よりも小さい。各凸部２２５の周方向の長さｄ１は、各マグネット２３の周方向の長さｄ２よりも小さい。詳細には、凸部２２５の周方向の長さｄ１とは、ベース部２２６と凸部２２５との交点同士を結ぶ直線の距離を指す。凸部２２５の数は、磁極の数と同じである。なお、本実施形態では、磁極の数と収容孔２２４の数とは同じである。各凸部２２５は、各収容孔２２４の径方向外側に配置される。
【００２５】
各凸部２２５は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。第１ラミネーション群２２０ａに設けられる凸部２２５と、第２ラミネーション群２２０ｂに設けられる凸部２２５と、第３ラミネーション群２２０ｃに設けられる凸部２２５とは、周方向の位置が互いに異なる。すなわち、複数のラミネーション群毎に設けられる凸部の各々は、周方向の位置が互いに異なる。このため、各凸部２２５の頂点は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に周方向の位置が異なる。なお、各凸部２２５の頂点は、各凸部２２５の最も径方向外側に配置される。
【００２６】
［マグネット］  各マグネット２３は、ロータコア２２に埋め込まれる。詳細には、各マグネット２３は、各収容孔２２４に収容される。各マグネット２３は、各収容孔２２４内で固定される。例えば、各マグネット２３は、各収容孔２２４内に圧入される。マグネット２３の数は、凸部２２５の数と同じである。なお、マグネット２３は、接着剤又は樹脂などによって、収容孔２２４内に封止されてもよい。本実施形態において、マグネット２３の数と磁極の数とは、互いに同一である。また、マグネット２３の磁束は径方向に向かって延びる。
【００２７】
各マグネット２３は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に埋め込まれる。このため、各マグネット２３は、異なるラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃに亘って延びない。
【００２８】
［固定部］  各固定部２４は、複数のラミネーション２２１の外周縁の少なくとも一部を互いに固定する。固定部２４は、ラミネーション２２１の外周縁を互いに溶接する溶接部である。例えば、レーザ溶接などによって、ラミネーション２２１の外周縁が互いに溶接される。レーザ溶接によって固定部２４を形成することで、固定部２４の径方向の厚さを薄くできる。この結果、固定部２４がステータ３０と干渉することを防止できる。
【００２９】
固定部２４は、ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。なお、複数の固定部２４がラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃ毎に設けられる。固定部２４は、異なるラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃに属するラミネーション同士を固定しない。
【００３０】
固定部２４は、凸部２２５の頂点に配置される。カシメ部２２２、マグネット２３、及び固定部２４は、径方向に直線状に並ぶ。また、軽減孔２２３、マグネット２３、及び固定部２４も同様に、径方向に直線状に並ぶ。固定部２４は、軸方向に延びる。固定部２４は、軸方向において、カシメ部２２２と実質的に同じ距離延びる。固定部２４の数は、凸部２２５の数と同じである。すなわち、マグネット２３及び固定部２４の数は、凸部２２５の数と同じである。
【００３１】
このように、固定部２４は、各ラミネーション２２１の外周縁を互いに固定するため、各ラミネーション２２１の固有振動数が高くなる。この結果、ロータ２０の回転時における各ラミネーション２２１の共振を抑制し、各ラミネーション２２１の外周端部の開きを防止できる。
【００３２】
固定部２４は、マグネット２３の振動によって各ラミネーション２２１の外周端部が開くことも防止できる。詳細には、ステータ３０との磁力の影響によって、各マグネット２３に引力及び斥力が作用するため、各マグネット２３は径方向に振動する。このマグネット２３の振動によって各ラミネーション２２１の外周端部が開くおそれがある。これに対して、本実施形態に係るモータ１は、固定部２４が各ラミネーション２２１の外周縁を互いに固定するため、各ラミネーション２２１の外周端部が開くことを防止できる。
【００３３】
固定部２４は、凸部２２５の頂点に配置されるため、ラミネーション２２１の振動パターンを、凸部２２５毎に分離して検討することができる。このため、ラミネーション２２１の振動を容易に制御できる。
【００３４】
［電動パワーステアリング装置］  上述したように構成されたモータ１を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。
【００３５】
図５に示すように、電動パワーステアリング装置２は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置２は、モータ１の動力により操舵力を直接的に軽減するコラム式のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置２は、モータ１と、操舵軸９１４と、車軸９１３と、を備える。
【００３６】
操舵軸９１４は、ステアリング９１１からの入力を、車輪９１２を有する車軸９１３に伝える。モータ１の動力は、ボールねじを介して、車軸９１３に伝えられる。コラム式の電動パワーステアリング装置２に採用されるモータ１は、エンジンルーム（図示せず）の内部に設けられる。
【００３７】
モータ１の使用方法の一例として電動パワーステアリング装置２を挙げたが、モータ１の使用方法は限定されず、ポンプ、又はコンプレッサなど広範囲に使用可能である。
【００３８】
［変形例］  以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３９】
上記実施形態では、各ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃは、互いに周方向にずれるが、各ラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃは周方向に互いにずれなくてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、複数のラミネーション２２１は、複数のラミネーション群２２０ａ〜２２０ｃを構成するが、複数のラミネーション２２１は、１つのラミネーション群のみを構成してもよい。
【００４１】
上記実施形態では、カシメ部２２２の数は、マグネット２３の数の半分であったが、カシメ部２２２の数はこれに限定されない。例えば、カシメ部２２２、マグネット２３、及び固定部２４の数は、互いに同じであってもよい。この場合、各マグネット２３の径方向内側に、カシメ部２２２が配置される。
【００４２】
上記実施形態では、固定部２４は溶接部として説明したが、固定部はこれに限定されない。例えば、固定部２４は、接着剤、又は熱収縮チューブによって、ラミネーション２２１の外周縁を互いに固定してもよい。
【００４３】
上記実施形態では、ロータコア２２の外周面はベース部２２６と凸部２２５とを有するが、ロータコア２２の外周面はベース部２２６を有さなくてもよい。すなわち、各凸部２２５は、隣り合う各凸部２２５と接してもよい。
【００４４】
上記実施形態では、ロータコア２２は複数の凸部２２５を有するが、凸部２２５を有さなくてもよい。この場合、ロータコア２２の外周は円形状となる。
【００４５】
上記実施形態では、ロータ２０はインナーロータであるが、アウターロータであってもよい。
【００４６】
上記実施形態において、マグネット２３の数と磁極の数とは互いに同一であるが、マグネット２３の数と磁極の数とは異なってもよい。例えば、一対のマグネット２３が１つの磁極を構成してもよいし、ロータ２０が補極をさらに有してもよい。一対のマグネット２３が１つの磁極を構成する場合、一対のマグネット２３は、周方向に並べられる。そして、一対のマグネット２３は径方向の外側に向かって開いて配置される。
【００４７】
上記実施形態では、ロータ２０のシャフト２１は、第１ベアリング５１及び第２ベアリング５２によって支持されるが、第２ベアリング５２のみによって支持されてもよい。すなわち、シャフト２１は、下端部のみが支持され、上端部が支持されなくてもよい。
【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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【国際調査報告】
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2019044311.tif 000009
2019044311.tif 000010
2019044311.tif 000011