(57)【要約】【課題】コアプレートのボス高を大きくし、コアプレート間の結合強度を向上させ、ロータコアの円筒度を向上させる。【解決手段】コアプレート２６はボス２７と嵌合孔３０とを有し、ボス２７と嵌合孔３０を嵌合させつつコアプレート２６を複数枚積層してロータコア２３を形成する。ボス２７は、円柱状の基部２８と山形の台形部２９を有する。台形部２９は、径方向両端側にそれぞれ形成され周方向に沿って延びる斜面部２９ａと、斜面部２９ａ間に形成されたリブ部２９ｂを有する。嵌合孔３０は、開口側に形成された円筒孔部３７と、円筒孔部３７の奥側に形成された台形孔３８とを有する。台形孔３８は、径方向両端側にそれぞれ形成された斜面部３８ａと、斜面部３８ａの間に形成された平坦部３８ｂとを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体にて形成されたコアプレートを複数枚積層してなるモータ用コア部材であって、
前記コアプレートは、板厚方向に向かって突設されたボスと、前記ボスの背面側に凹設され隣接する前記コアプレートの前記ボスと嵌合する嵌合孔とを有し、
前記ボスは、前記コアプレートから板厚方向に向かって延びる円柱状の基部と、前記基部の上方に前記基部と一体に形成された台形部とを有し、
前記台形部は、前記ボスの径方向両端側にそれぞれ形成された斜面部と、前記斜面部の間に形成された平坦面状のリブ部とを有することを特徴とするモータ用コア部材。
【請求項２】
請求項１記載のモータ用コア部材において、前記コアプレートはリング状に形成され、前記斜面部は、前記コアプレートの周方向に沿って延びることを特徴とするモータ用コア部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ用コア部材において、前記嵌合孔は、開口側に形成された円筒孔部と、前記円筒孔部の奥側に形成された台形孔とを有し、前記台形孔は、前記嵌合孔の径方向両端側に形成された斜面部と、前記斜面部の間に形成された平坦部とを有することを特徴とするモータ用コア部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータのロータコア等に使用されるコア部材に関し、特に、積層鋼板にて形成されるモータ用コア部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータでは一般に、渦電流による鉄損低減のため、ロータコアやステータコアには、磁性材料（例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板）からなる薄板材を積層して形成したコア部材が使用されている。図４は、インナーロータ型のブラシレスモータに使用されるロータコアの正面図、図５は、図４のロータコアの側面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４,５に示すように、ロータコア５１は、リング状のコアプレート５２を多数積層した構成となっており、その外周面には図示しないマグネットが取り付けられる。ロータコア５１は、マグネットから発生する磁束のバックヨークとしての機能を果たしており、マグネットの軸方向長に応じた厚みだけ積層される。コアプレート５２は、珪素鋼板にて形成されており、その板厚は、モータ性能とコストの兼ね合いから決定される。
【０００３】
各コアプレート５２には、円柱状のボス５３が軸方向に向かって突設されている。ボス５３は、周方向に沿って等分に６個形成されており、図６に示すように、その背後には嵌合孔５４が形成されている。嵌合孔５４は、ボス５３を突き出し形成する際に、プレス装置のパンチによってボス５３と同時に形成される。そして、ボス５３を嵌合孔５４に圧入・嵌合させつつ、コアプレート５２を積層することにより、図５に示すようなロータコア５１が形成される。ロータコア５１の積層固定に関しては、この他にも、接着や溶接などの方法が用いられるが、大部分のモータは、前述のようなボス圧入による積層固定を採用している。
【特許文献１】特開平8-182229号公報
【特許文献２】特開平11-300437号公報
【特許文献３】特開2006-25533号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、このようなボス圧入による積層固定方式の場合、ボス基部の強度や加工時の破損防止のため、コアプレート５２における図６Ｙ部の肉厚は、板厚に対して３０％〜４０％程度確保する必要がある。すなわち、ボス５３の高さＴｂは、コアプレート５２の板厚Ｔｃ（０.２５ｍｍ〜０.５ｍｍ）に対し、６０％〜７０％が限界となっていた（Ｔｂ＝０.６〜０.７×Ｔｃ）。このため、コアプレート積層時におけるボス５３と嵌合孔５４との嵌合代が小さく、コアプレート５２間の結合強度が小さくなるという問題があった。この場合、ロータコア５１はロータシャフト外周に圧入固定されるため、コアプレート５２間の結合強度はシャフトへの圧入によって保持され、製品として見れば強度的には問題ない。しかしながら、アッセンブリ工程内や部品搬送中など、ロータシャフトにロータコア５１を組み付ける前の状態では、コアプレート５２が分離してしまう可能性があった。
【０００５】
また、ボス５３は、円周方向に任意の数だけ等配されるのが一般的であるが、円柱状のボスの場合、ボス自体の強度が全周に亘って均一なため、圧入時の変形に定形性がなく、各々のボス５３によって圧入嵌合状態にバラツキが生じ易い。各ボス５３間の圧入嵌合状態にバラツキが生じると、コアプレート５２同士が密着しない部位が生じるおそれがあり、コアプレート５２間の平行度が確保できなくなる可能性がある。さらに、コアプレート５２の積層に際し、このバラツキが累積すると、積層後のロータコア５１の円筒度が確保できず、モータ性能にバラツキが生じるという問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は、コアプレートのボス高を大きくし、コアプレート間の結合強度を向上させることにある。また、本発明の他の目的は、ボスの圧入嵌合状態を安定させ、ロータコアの円筒度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ用コア部材は、磁性体にて形成されたコアプレートを複数枚積層してなるモータ用コア部材であって、前記コアプレートは、板厚方向に向かって突設されたボスと、前記ボスの背面側に凹設され隣接する前記コアプレートの前記ボスと嵌合する嵌合孔とを有し、前記ボスは、前記コアプレートから板厚方向に向かって延びる円柱状の基部と、前記基部の上方に前記基部と一体に形成された台形部とを有し、前記台形部は、前記ボスの径方向両端側にそれぞれ形成された斜面部と、前記斜面部の間に形成された平坦面状のリブ部とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、ボスの先端部を二方取りして斜面部を形成することにより、従来のコアプレートに比して、ボス基部の肉厚を多く確保できる。このため、ボスの高さを従来よりも高く形成でき、コアプレート積層時のボスと嵌合孔との嵌合代をより大きく取り、コアプレート間の結合強度を向上させることが可能となる。
【０００９】
前記モータ用コア部材において、前記コアプレートをリング状に形成し、前記斜面部を前記コアプレートの周方向に沿って延びる形で形成しても良い。また、前記嵌合孔に、開口側に形成された円筒孔部と、前記円筒孔部の奥側に形成された台形孔とを設けると共に、前記台形孔に、前記嵌合孔の径方向両端側に形成された斜面部と、前記斜面部の間に形成された平坦部とを設けても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ用コア部材によれば、磁性体にて形成されたコアプレートを複数枚積層してなるモータ用コア部材にて、コアプレートに形成したボスに、円柱状の基部と台形部とを設け、この台形部の径方向両端側にそれぞれ斜面部を形成すると共に、斜面部の間に平坦面状のリブ部を設けたので、従来のコアプレートに比して、ボス基部の肉厚を多く確保することができ、ボスの高さを従来よりも高く形成することが可能となる。
【００１１】
このため、コアプレート積層時におけるボスと嵌合孔との嵌合代をより大きく取ることができ、その分、従来のロータコアに比して、コアプレート間の結合強度を向上させることが可能となる。従って、コアプレート同士が分離しにくくなり、ロータシャフトへの圧入作業が容易になるなど、モータの組付性の改善が図られる。また、部品搬送時におけるコアプレートの分離も防止でき、部品の取扱いも容易となる。
【００１２】
一方、斜面部をコアプレートの周方向に沿って延びる形で形成することにより、単純円柱のリブに比して、周方向の圧縮強度を向上させることが可能となる。このため、コアプレート積層後におけるコアプレートの周方向への位置ズレが抑えられ、信頼性の高い部材固定が可能となる。また、周方向の圧縮強度向上に伴い、圧入時におけるボスの変形方向が安定するため、従来のロータコアに比して、各ボス間における圧入嵌合状態のバラツキを抑えることが可能となる。このため、コアプレート間の平行度が向上し、積層後のロータコアの円筒度を改善することができ、モータ性能のバラツキを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明によるロータコアを用いたＥＰＳ用モータの構成を示す断面図である。図１のモータ１は、ラックアシスト式のＥＰＳの動力源として使用され、モータ１の内部をラック軸２が貫通する構成となっている。モータ１の回転は、ボールねじ機構３を介してラック軸２に伝達され、操舵補助力となる。
【００１４】
モータ１は、外側にステータ１１、内側にロータ２１を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。ステータ１１は、鉄製のハウジング１２と、ハウジング１２の内周側に固定されたステータコア１３及びステータコア１３に巻装された巻線１４とを備えた構成となっている。ステータコア１３は珪素鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア１３の内周側には複数個（ここでは９個）のティースが突設されている。ティース間に形成されたスロット（同９個）には、コイルが巻装され巻線１４が形成される。巻線１４は、給電配線１５を介してバッテリ（図示せず）と接続されている。
【００１５】
ロータ２１はステータ１１の内側に配設されており、円筒状のロータシャフト２２と、ロータコア（コア部材）２３、マグネット２４及びマグネットカバー２５を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト２２の内側には、ラック軸２が挿通される。ロータシャフト２２の外周には、円筒形状のロータコア２３が外装されている。ロータコア２３の外周には、６極構成のマグネット２４が固定されており、当該モータ１は、６極９スロット構成のＳＰＭ型（Surface Permanent Magnet：表面磁石貼付型）のブラシレスモータとなっている。
【００１６】
マグネット２４には、小型で高磁束密度が得られるネオジウム鉄磁石等の希土類磁石が使用される。このように、マグネット２４に希土類磁石を用いることにより、モータの小型化が図れると共に、ロータ２１のイナーシャが低減され操舵フィーリングも向上する。マグネット２４は、リング形状となっており、周方向に複数の磁極がＮ,Ｓ交互に配置されている。なお、マグネット２４として、複数個のセグメントマグネットを用いても良い。マグネット２４の外側には、マグネットカバー２５が外装されており、万が一マグネットが破損しても、その破片によりモータ１がロックしないようになっている。
【００１７】
ロータコア２３は、図４のコアプレート５２と同様に、リング状のコアプレート２６を多数積層した構成となっている。コアプレート２６は珪素鋼等の電磁鋼板にて形成されており、ボス２７が板厚方向（軸方向）に向かって突設されている。ボス２７は、前述のコアプレート５２と同様に、周方向に沿って等分に６個設けられている。図２はボス２７の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、当該コアプレート２６では、ボス２７は、先端部の上下端が斜めに切り欠かれた形状となっている。
【００１８】
図３に示すように、ボス２７は、円柱状の基部２８と、基部２８の上方（ボス２７の先端側）に基部２８と一体に形成された山形の台形部２９とから構成されている。基部２８は、コアプレート２６の上面２６ａから立ち上がり、板厚方向に向かって延びる形でコアプレート２６と一体に形成されている。台形部２９は、径方向端部が周方向に沿って二方取りされた形状となっており、径方向両端側にそれぞれ形成された斜面部２９ａと、斜面部２９ａの間に形成された平坦面状のリブ部２９ｂとを有している。
【００１９】
一方、ボス２７の背後には嵌合孔３０が形成されている。嵌合孔３０もまた、前述の嵌合孔５４と同様、ボス２７を突き出し形成する際に、プレス装置のパンチによってボス２７と同時に形成される。嵌合孔３０は、図３に示すように、ボス２７と対応した形状となっており、開口側の円筒孔部３７と、円筒孔部３７の奥側に形成された台形孔３８とから構成されている。台形孔３８には、径方向両端側にそれぞれ形成された斜面部３８ａと、斜面部３８ａの間に形成された平坦部３８ｂが設けられている。ロータコア２３を積層形成する際には、隣接するコアプレート２６の嵌合孔３０にボス２７を圧入嵌合し、コアプレート２６同士を密接固定させる。
【００２０】
このようなロータコア２３では、ボス２７の先端部を二方取りし、嵌合孔３０の奥部もまた山形の台形孔３８となっているため、従来のコアプレート５２に比して、図３Ｘ部の肉厚を多く確保できる。実際、発明者らの試作では、Ｘ部の肉厚として、コアプレート２６の板厚Ｔｃ（０.２５ｍｍ〜０.５ｍｍ）の３０％を確保しつつ、ボス２７の高さを板厚の１０％〜２０％程度高くすることができた。すなわち、Ｘ部の肉厚確保が容易になるため、ボス２７の基部強度が向上し、ボス２７の高さＴｂを、コアプレート２６の板厚Ｔｃに対し８０％〜９０％に形成することが可能となった（Ｔｂ＝０.８〜０.９×Ｔｃ）。
【００２１】
このため、コアプレート積層時におけるボス２７と嵌合孔３０との嵌合代をより大きく取ることができ、その分、従来のロータコアに比して、コアプレート２６間の結合強度を向上させることが可能となる。従って、ロータシャフト２２にロータコア２３を組み付ける前の状態でも、コアプレート２６が分離しにくくなり、ロータシャフト２２への圧入作業が容易になるなど、モータの組付性の改善が図られる。また、部品搬送時におけるコアプレートの分離も防止でき、部品の取扱いも容易となる。
【００２２】
さらに、本発明によるロータコア２３では、斜面部２９ａの間がリブ部２９ｂとなっているため、単純円柱のリブに比して、周方向（図２のＰ方向）の圧縮強度が向上する。このため、コアプレート積層後のコアプレート２６の周方向への位置ズレが抑えられ、信頼性の高い部材固定が可能となる。加えて、周方向の圧縮強度向上に伴い、圧入時におけるボス２７の変形方向が安定するため、従来のロータコアに比して、各ボス５３間における圧入嵌合状態のバラツキが抑えられる。このため、コアプレート２６間の平行度が向上し、積層後のロータコア２３の円筒度が改善され、モータ性能のバラツキも抑えられる。
【００２３】
ハウジング１２の図中右端側には、アルミダイカスト製のハウジング３１が取り付けられている。ハウジング３１内には、ロータ２１の右端側を支持するベアリング３２と、ロータ２１の回転を検知するレゾルバ３３が収容されている。レゾルバ３３は、ハウジング３１側に固定されたレゾルバステータ３４と、ロータ２１側に固定されたレゾルバロータ３５とから構成されている。レゾルバステータ３４にはコイル３６が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。レゾルバステータ３４の内側には、ロータシャフト２２に固定されたレゾルバロータ３５が配設される。レゾルバロータ３５は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。
【００２４】
ロータシャフト２２が回転すると、レゾルバロータ３５もまたレゾルバステータ３４内にて回転する。レゾルバステータ３４の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ２１の回転位置が検出される。そして、ロータ２１の回転位置に基づき、巻線１４への電流が適宜切り替えられ、ロータ２１が回転駆動される。
【００２５】
ハウジング１２の図中左端側には、アルミダイカスト製のハウジング４１が取り付けられている。ハウジング４１内には、ボールねじ機構３が組み込まれている。ボールねじ機構３は、ナット部４２と、ラック軸２の外周に形成されたスクリュー部４３と、ナット部４２とスクリュー部４３との間に介装された多数のボール４４とから構成されている。ラック軸２は、軸回りの回動が規制された状態でナット部４２によって左右方向に往復動自在支持され、ナット部４２の回転に伴って左右方向に移動する。
【００２６】
ナット部４２は、ロータシャフト２２の左端部に固定されており、ハウジング４１に固定されたアンギュラーベアリング４５によって回動自在に保持されている。アンギュラーベアリング４５は、ハウジング４１の開口部にねじ込まれたベアリング固定用リング４６ａ,４６ｂとハウジング４１の内部に形成された段部４７との間で軸方向の動きが規制された状態で固定されている。また、ナット部４２とアンギュラーベアリング４５との間の軸方向の動きは、ナット部４２の左端にねじ込まれたベアリング固定用リング４８とナット部４２の外周に形成された段部４９とによって規制される。
【００２７】
このようなモータ１を備えたＥＰＳでは、まず操向ハンドルが操作されてステアリング軸が回動し、この回動に応じた方向にラック軸２が移動して転舵操作がなされる。この操作により、図示しないステアリングトルクセンサが作動すると、検出トルクに応じて、バッテリから給電配線１５を介して巻線１４に電力が供給される。巻線１４に電力が供給されるとモータ１が作動し、ロータシャフト２２が回転する。ロータシャフト２２が回転すると、これと結合されたナット部４２が回転し、ボールねじ機構３の作用により、ラック軸２に対し軸方向の操舵補助力が伝達される。これにより、ラック軸２の移動が促進され、操舵力が補助される。
【００２８】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、本発明をブラシレスモータのロータコアに適用した例を示したが、本発明のコア構造は、ブラシ付モータにも適用可能である。また、ロータコアのみならず、スタータコアにも適用可能である。さらに、前述の実施例では、コアプレート２６の板厚Ｔｃを０.２５ｍｍ〜０.５ｍｍとしたが、これはあくまでも一例であり、本発明は前記数値には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるロータコアを用いたＥＰＳ用モータの構成を示す断面図である。
【図２】コアプレートに形成したボスの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】インナーロータ型のブラシレスモータに使用されるロータコアの正面図である。
【図５】図４のロータコアの側面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    モータ
２    ラック軸
３    ボールねじ機構
１１    ステータ
１２    ハウジング
１３    ステータコア
１４    巻線
１５    給電配線
２１    ロータ
２２    ロータシャフト
２３    ロータコア（コア部材）
２４    マグネット
２５    マグネットカバー
２６    コアプレート
２６ａ  上面
２７    ボス
２８    基部
２９    台形部
２９ａ  斜面部
２９ｂ  リブ部
３０    嵌合孔
３１    ハウジング
３２    ベアリング
３３    レゾルバ
３４    レゾルバステータ
３５    レゾルバロータ
３６    コイル
３７    円筒孔部
３８    台形孔
３８ａ  斜面部
３８ｂ  平坦部
４１    ハウジング
４２    ナット部
４３    スクリュー部
４４    ボール
４５    アンギュラーベアリング
４６ａ,４６ｂ    ベアリング固定用リング
４７    段部
４８    ベアリング固定用リング
４９    段部
５１    ロータコア
５２    コアプレート
５３    ボス
５４    嵌合孔
Ｔｂ    ボス高さ
Ｔｃ    板厚
【図１】
2008199858.tif 000003
【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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