(57)【要約】【課題】  接着剤を用いることなくマグネットを固定すること。【解決手段】  ロータコア２０の外周に各セグメントマグネット３２を所定の間隔を保って配置し、各セグメントマグネット３２の外周にフィルム２４を装着して、各セグメントマグネット３２の外周をフィルム２４で覆い、円盤部３６に固定された複数の柱部３４を各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に配置し、各柱部３４の先端側を円盤部３８の溝に装着し、各柱部３４の両端側を円盤部３６、３８で保持し、フィルム２４をその外周側からシャフト１８の軸心側に押圧する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に配置されたシャフトと、前記シャフトの外周に固定されたロータコアと、前記ロータコアの外周に配置されたマグネットと、前記マグネットの外周を覆う環状のフィルムと、前記ロータコアに固定されて前記フィルムをその外周側から前記シャフトの軸心側に押圧するマグネットホルダとを備えてなる永久磁石型回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石型回転機において、前記マグネットは、複数のセグメントマグネットで構成され、前記各セグメントマグネットは、前記ロータコアの外周に互いに間隔を保って配置されてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石型回転機において、前記マグネットホルダは、前記シャフトの軸方向に沿って配置されて前記フィルムを間にして前記各セグメントマグネット間に挿入された複数の軸状部材と、前記ロータコアの軸方向両端側に固定されて前記各軸状部材の両端側を保持する複数の保持部材とを備え、前記複数の軸状部材と前記複数の保持部材は非磁性体で構成されてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
【請求項４】
請求項３に記載の永久磁石型回転機において、前記各軸状部材は、前記ロータコアの径方向における最大外径が前記フィルムの最大外径よりも小さくなる位置に配置されてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ等の回転機に係り、特に、電動パワーステアリング用電動モータとして用いるに好適な永久磁石型回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング用電動モータは、固定子と回転子を備えて構成されている。この種の電動モータに用いられる回転子とし、例えば、回転軸と、この回転軸に同軸的に設けられたヨークと、このヨークの外周面を覆う筒状の磁石と、この磁石の外面を覆う熱収縮チューブで形成されて磁石保護カバーとを備えた界磁型モータ回転子が知られている（特許文献１参照）。このモータ回転子においては、マグネット（磁石）を固定するに際して、円筒形の磁石に回転軸を挿入して、磁石を回転軸のヨーク外周面に接着させる構成が採用されている。
【０００３】
電動モータのマグネットを固定するに際しては、マグネットを回転軸に接着させる固定方法の他に、ロータコアにマグネット装着用溝を設け、マグネット装着溝にマグネットを挿入して固定する方法、マグネット保持用の溝に樹脂を充填してマグネットを固定する方法、あるいはマグネットカバーによる圧入方法などが各種提案されている（特許文献１、２、３、４、５参照）。
【０００４】
一方、マグネットの飛散防止方法あるいは保護方法としては、非磁性体のカバーを用いてマグネットの飛散を防止する方法、あるいはマグネットの周囲を熱収縮チューブで覆い、この熱収縮チューブを加熱して熱収縮させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−７８２５８号公報
【特許文献２】特開平６−２８４６５０号公報
【特許文献３】特開２００３−３７９５４号公報
【特許文献４】特開２００４−９６９２５号公報
【特許文献５】特開２００４−３０４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のマグネットの固定方法では、以下のような課題がある。
（１）接着剤を用いてマグネットを回転軸に固定する方法では、回転子を構成する部品毎で線膨張係数が異なるため、急激な温度変化によりマグネット割れが発生する恐れがある。
（２）回転子の構成部品の表面温度、硬化温度、塗布量など、強度を確保するためには、接着剤の硬化条件を厳密に管理する必要がある。また、経年使用時の接着強度低下も考えられるため、製品の品質保証が難しい。
（３）硬化設備として、洗浄機、塗布機、恒温槽などが必要である。
（４）硬化時間、冷却時間がかかるため、製造工数がかかる。
（５）ロータコアにマグネットを固定するための溝を設ける方法では、少なからず磁路に影響を及ぼすため、特性の悪化が懸念される。また、溝の加工精度も必要である。
（６）マグネットカバーによる圧入方法では、構成部品の寸法に高精度が求められる。
【０００６】
一方、従来のマグネットの飛散防止および保護方法では、以下のような課題がある。
（１）非磁性体、例えば、ＳＵＳのカバーは、加工、成形精度が必要であり、高コストである。
（２）熱収縮チューブによる保護方法では、熱収縮チューブを収縮させるための設備が必要であるとともに、製造工数がかかる。
【０００７】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、接着剤を用いることなくマグネットを固定することができる永久磁石型回転機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、回転自在に配置されたシャフトと、前記シャフトの外周に固定されたロータコアと、前記ロータコアの外周に配置されたマグネットと、前記マグネットの外周を覆う環状のフィルムと、前記ロータコアに固定されて前記フィルムをその外周側から前記シャフトの軸心側に押圧するマグネットホルダとを備えてなる永久磁石型回転機を構成したものである。
【０００９】
前記した手段によれば、マグネットの外周を環状のフィルムで覆い、このフィルムをマグネットホルダでフィルムの外周側からシャフトの軸心側に押圧するようにしたため、接着剤を用いることなくマグネットをロータコアに固定することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００１０】
前記永久磁石型回転機を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
（１）前記マグネットは、複数のセグメントマグネットで構成され、前記各セグメントマグネットは、前記ロータコアの外周に互いに間隔を保って配置されてなる。
（２）前記マグネットホルダは、前記シャフトの軸方向に沿って配置されて前記フィルムを間にして前記各セグメントマグネット間に挿入された複数の軸状部材と、前記ロータコアの軸方向両端側に固定されて前記各軸状部材の両端側を保持する複数の保持部材とを備え、前記複数の軸状部材と前記複数の保持部材は非磁性体で構成されてなる。
（３）前記各軸状部材は、前記ロータコアの径方向における最大外径が前記フィルムの最大外径よりも小さくなる位置に配置されてなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接着剤を用いることなくマグネットをロータコアに固定することができ、信頼性の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す永久磁石型回転機の斜視図、図２（ａ）は、永久磁石型回転機の側面図、図２（ｂ）は、永久磁石型回転機の要部側面拡大図、図３は、永久磁石型回転機の要部分解斜視図、図４は、永久磁石型回転機を用いた電動パワーステアリング装置用電動モータの縦断面図である。
【００１３】
図１乃至図４において、電動パワーステアリング装置用電動モータ１０は、略椀形状に形成されたヨーク１２と、ヨーク１２の開口側にヨーク１２の開口を閉塞するように装着されたブラケット１４と、ヨーク１２の内周面に固定された円環状のステータ１６と、ヨーク１２内に回転自在に配置されたシャフト１８と、シャフト１８の外周に固定された円環状のロータコア２０と、ロータコア２０の外周に配置されたマグネット２２と、マグネット２２の外周に配置された円環状のフィルム２４と、フィルム２４を保持するためのマグネットホルダ２６と、を備えて構成されており、シャフト１８の両端側はヨーク１２の凹部１２ａに装着されたベアリング（軸受）２８とブラケット１４の凹部１４ａに装着されたベアリング３０に回転自在に軸支されている。
【００１４】
マグネット（永久磁石）２２は、複数のセグメントマグネット３２で構成されており、各セグメントマグネット３２は、断面形状が略円弧形状に形成されて、ロータコア２０の外周に所定の間隔を保って配置されている。この場合、各セグメントマグネット３２は、例えば、ロータコア２０の外周面に形成された溝（窪み）または突起（図示せず）によって周方向および径方向への移動が阻止された状態（回り止めされた状態）で位置決めされている。
【００１５】
フィルム２４は、例えば、厚さ２０〜３０μｍのナイロン、ポリエステル、アラミドなどを用いて円環状に形成されている。フィルム２４を構成するに際しては、厚さ２００μｍ以下の繊維を含むもので構成し、強度を高めることもできる。
【００１６】
マグネットホルダ２６は、熱可塑性の樹脂（非磁性体）、例えば、ＰＥＴ、ＰＰＳを用いて構成されており、本実施例におけるマグネットホルダ２６は、シャフト１８の軸方向に沿って配置されてフィルム２４を間にして各セグメントマグネット３２間に挿入された複数の柱部（軸状部材）３４と、ロータコア２０の軸方向両端側に固定されて各柱部３４の両端側を保持するドーナツ状の複数の円盤部（保持部材）３６、３８とを備えて構成されている。各柱部３４の軸方向一端側は円盤部３６の縁に沿って配置されて円盤部３６に一体となって固定されている。円盤部３８には、各柱部３４の軸方向端部を挿入するための溝（図示せず）が形成されている。
【００１７】
マグネット２２をロータコア２０の外周に固定するに際しては、ロータコア２０の外周に各セグメントマグネット３２を所定の間隔を保って配置し、各セグメントマグネット３２の外周にフィルム２４を装着して、各セグメントマグネット３２の外周をフィルム２４で覆う。この後、円盤部３６に固定された複数の柱部３４の先端側をロータコア２０の軸方向一端側から各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に挿入し、各柱部３４の先端側をロータコア２０の軸方向他端側まで移動させる。この後、各柱部３４の先端側を円盤部３８の溝に装着すると、各柱部３４の両端側が円盤部３６、３８で保持される。このとき、各柱部３４は、円盤部３６、３８に保持された状態で、フィルム２４をその外周側からシャフト１８の軸心側に押圧する。この場合、各柱部３４は、ロータコア２０の径方向における最大外径がフィルム２４の最大外径よりも小さくなる位置に配置される。このため、ステータ１６の内径とマグネット２２とのエアギャップを小さく設定することができ、同じロータ径のものでも電動モータ１０の出力を高めることができる。
【００１８】
また、組立時の柱部３４によるフィルム２４の破損を考慮し、柱部３４の先端をテーパー状にする等の工夫をすると良い。この場合、穏やかな長いテーパーとし、組立後にテーパー部を切断するなどの方法を採用するとなお良い。
【００１９】
なお、円盤部３６に各柱部３４の軸方向端部を固定するに際しては、各柱部３４の軸方向端部を円盤部３６に揺動自在に固定し、各セグメントマグネット３２の外周をフィルム２４で覆った後、円盤部３６に固定された複数の柱部３４の先端側を各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上方に配置し、その後、各柱部３４の先端側をロータコア２０の軸心の方向に揺動して、各柱部３４を各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に配置するとともに、各柱部３４を冶具で保持する。この状態で各柱部３４の先端側を円盤部３８の溝に装着する構成を採用することもできる。
【００２０】
本実施例によれば、以下に示すような作用効果が得られる。
（１）マグネットホルダ２６にて圧縮されたフィルム２４でマグネット２２をロータコア２０に固定するようにしたので、接着剤を用いることなく、マグネット２２をロータコア２０の外周に固定することができる。このため、構成部品の線膨張係数の相違に伴うマグネット割れや経年変化に伴う接着力の低下が生じない。また、フィルム２４がマグネット２２の保護カバーとして機能するので、ＳＵＳなどの保護カバーが不要になり、コストダウンできるとともに、ハンドル操作の阻害となるモータ回転不良の恐れのない安全な電動モータを提供できる。
（２）マグネットホルダ２６は、マグネット２２に沿う形状（マグネット２２を保持する形状）に形成する必要はなく、しかも形状を高精度にする必要もない。
（３）フィルム２４でマグネット２２全体を保持しているため、マグネット２２の応力集中による割れ要因がなくなる。また、表面に防錆処理の無いマグネット２２を使用することができる。さらに、万一マグネット２２が割れたときでも、微小な破片の飛散を確実に防止できる。
（４）フィルム２４を熱収縮させる必要がないので、恒温槽などの設備も不要となり、コストダウンを図ることができる。
（５）マグネット２２の形状が変わっても、フィルム２４の寸法を変更すれば、仕様の異なる複数の電動モータに同一のマグネットホルダ２６が使用可能である。
（６）フィルム２４の厚さは、保護カバーとして多用されているＳＵＳ材の厚さよりも薄いので、ステータ（ステータコア）１６の内径とマグネット２２のエアギャップを小さく設定することができ、同じロータ径のものでも出力アップが可能になる。
【００２１】
マグネット２２をロータコア２０の外周に固定するに際しては、図５に示すように、８本の柱部３４のうち４本の柱部３４の軸方向端部を円盤部３６に固定し、残りの４本の柱部３４の軸方向端部を円盤部３８に固定し、円盤部３６に固定された４本の柱部３４の先端側をロータコア２０の軸方向一端側から各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に挿入し、円盤部３８に固定された４本の柱部３４の先端側をロータコア２０の軸方向他端側から各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に挿入し、各柱部３４の先端側をロータコア２０の軸方向に沿って移動させ、各柱部３４の先端側を円盤部３６、３８の溝にそれぞれ装着し、各柱部３４の両端側を円盤部３６、３８に保持させる構成を採用することもできる。この場合も、前記実施例と同様な効果を得ることができる。
【００２２】
マグネット２２をロータコア２０の外周に固定するに際しては、図６に示すように、８本の柱部３４を各セグメントマグネット３２間のフィルム２４上に配置し、各柱部３４を冶具で保持しながらシャフト１８の軸心側に押圧し、この状態で各柱部３４の両端側に円盤部３６、３８を装着する構成を採用することもできる。この場合も、前記実施例と同様な効果を得ることができる。
【００２３】
また、円柱状の柱部３４の代わりに、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状の柱部４０を用いることもできる。
【００２４】
さらに、柱部３４、４０をある角度を有するスキュー構造のもので構成することもできる。この場合、スキュー形状のマグネット２２を使用することができる。
【００２５】
次に、治具を用いてマグネット２２を固定する方法を図８乃至図１１に従って説明する。マグネット２２をロータコア２０の外周に固定するに際して、４種類の治具１００、１０２、１０４、１０６を用いる。治具１００は、略円柱状に形成されて、その中央部にはロータ挿入用貫通孔１００ａが形成されている。貫通孔１００ａの一部には、貫通孔１００ａより径の大きいマグネット挿入用環状溝１００ｂと、環状溝１００ｂに続いて環状溝１００ｂよりも外周側に、周方向に沿って一定の間隔を保って配置された複数の治具装着溝１００ｃが形成されており、各治具装着溝１００ｃには治具１０２が装着されている。マグネット挿入用環状溝１００ｂの内径は、マグネット固定時におけるロータコア２０の最大径よりも数百μｍ程度大きく設定されている。
【００２６】
治具１０４は、ロータ挿入用貫通孔１００ａに挿入可能な軸状部材として、略円柱状に形成されており、その中央部にはシャフト挿入孔１０４ａが形成されている。治具１０４の外周側には、複数の治具装着溝１０４ｂが周方向に沿って一定の間隔を保って形成されており、各治具装着溝１０４ｂには、それぞれ治具１０６が径方向への移動が自在に装着されている。各治具装着溝１０４ｂに装着された治具１０６の外径はロータコア２０の外径よりも若干小さく設定されている。
【００２７】
マグネット２２とマグネットホルダ２６を挿入するに際しては、治具１００をベース（図示せず）等に固定して、上下方向の移動を規制した状態で、まず、治具１０６が各治具装着溝１０４ｂに装着された治具１０４を治具１００のロータ挿入用貫通孔１００ａ内に挿入し、治具１０４の軸方向端面と治具１００のロータ挿入用貫通孔１００ａ端面とが同じ位置になるように、治具１０４を位置決めする。この後、治具１０４の周囲にフィルム２４を装着し、フィルム２４と各治具１０２との間にマグネットホルダ２６の柱部３４を挿入する。次に、フィルム２４と各治具１０６との間にセグメントマグネット３２を挿入し、エア等の力を各治具１０６に付与し、各治具１０６を各セグメントマグネット３２側に押圧し、各治具１０６と各セグメントマグネット３２との間に若干の間隙を発生させる。
【００２８】
次に、図１０に示すように、シャフト１８が圧入されたロータコア２０を治具１０４上方に配置し、ロータコア２０から突出されたシャフト１８の先端側を治具１０４のシャフト挿入孔１０４ａ内に挿入する。この後、図１１に示すように、ロータコア２０の上端側をゆっくり下方に押し、この押す力で治具１０４を降下させる。この操作を、ロータコア２０の軸方向端面と治具１００の軸方向端面が同じ位置になるまで継続する。この場合、治具１０４が降下している間、エア等の力を各治具１０６に付与し、各治具１０６を各セグメントマグネット３２側に押圧する。ロータコア２０の軸方向端面と治具１００の軸方向端面が同じ位置になると、ロータコア２０の外周面にはセグメントマグネット３２が周方向に沿って一定間隔を保って装着されるとともに、各セグメントマグネット３２間にフィルム２４を介してマグネットホルダ２６の柱部３４が装着される。
【００２９】
次に、各柱部３４の軸方向一端側に、一方の円盤部３６を装着し、シャフト１８を治具１００上方に引き上げ、治具１００から取り出されたロータコア２０に装着された各柱部３４の軸方向他端側に、他方の円盤部３８を装着する。
【００３０】
マグネット２２をロータコア２０の外周に固定するときに、４種類の治具１００、１０２、１０４、１０６を用いることで、フィルム２４が破れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例を示す永久磁石型回転機の斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施例を示す永久磁石型回転機の側面図、（ｂ）は、本発明の第１実施例を示す永久磁石型回転機の要部側面拡大図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す永久磁石型回転機の要部分解斜視図である。
【図４】永久磁石型回転機を用いた電動パワーステアリング装置用電動モータの縦断面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す永久磁石型回転機の要部分解斜視図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す永久磁石型回転機の要部分解斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第４実施例を示す永久磁石型回転機の要部拡大側面図、（ｂ）は、本発明の第４実施例を示す永久磁石型回転機の側面図である。
【図８】治具の平面図である。
【図９】治具の要部拡大平面図である。
【図１０】ロータコアを治具に挿入する前の状態を示す要部断面図である。
【図１１】ロータコアを治具に挿入したときの状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電動パワーステアリング装置用電動モータ
１２  ヨーク
１６  ステータ
１８  シャフト
２０  ロータコア
２２  マグネット
２４  フィルム
２６  マグネットホルダ
２８、３０  ベアリング
３２  セグメントマグネット
３４  柱部
３６、３８  円盤部
４０  柱部
【図１】
2006304409.tif 000003
【図２】
2006304409.tif 000004
【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】
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【図８】
2006304409.tif 000010
【図９】
2006304409.tif 000011
【図１０】
2006304409.tif 000012
【図１１】
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