(57)【要約】【課題】回転軸の外周面に複数の永久磁石を環状に並べて固定したロータにおいて、複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーを回転軸に確実に低コストで固定する。【解決手段】回転軸に複数の永久磁石を固定したロータにおいて、円筒状カバーが複数の永久磁石を覆うように回転軸に嵌合され、該円筒状カバーの端部が塑性変形されて回転軸に固定されている。これにより、円筒状カバーは回転軸に確実に固定され、永久磁石が剥離、破損した場合に、破損した永久磁石が飛散するのを確実に防止することができる。【選択図】　　　　図１
2004072924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周面に複数の永久磁石が所定間隔で環状に固定されたロータにおいて、前記複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが前記回転軸に嵌合され、該円筒状カバーの両端部の少なくとも一方が塑性変形されて前記回転軸に固定されていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１において、前記回転軸に形成された環状小径部に前記複数の永久磁石が固定され、該複数の永久磁石の外周より僅かに大径の大径部が前記回転軸に前記環状小径部の両側に形成され、前記複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが両端部で前記両側の大径部に嵌合され、該円筒状カバーの少なくとも一方の端部が塑性変形されて前記大径部に固定されたことを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項２において、前記両側の大径部の少なくとも一方に環状溝が刻設され、前記円筒状カバーの端部が塑性変形されて前記環状溝に全周に渡って係入されていることを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３に記載したロータの製造方法において、自由回転可能なロールを前記円筒状カバーの外周面に前記環状溝と対向する位置で押圧しながら前記回転軸の回りに相対的に公転させて前記円筒状カバーの端部を前記環状溝に全周に渡って係入するように塑性変形させることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載したロータをハウジングにステータ内で回転可能に軸承したことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に複数の永久磁石を固定したロータ及びその製造方法並びに該ロータを用いたモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転軸の外周面に複数の永久磁石を環状に並べて接着固定したモータにおいて、永久磁石が剥離、破損した場合に飛散するのを防止するために、永久磁石の外径より内径が僅かに大きい非磁性体からなる円筒状カバーを複数の永久磁石の外周に嵌合し、各永久磁石外面の軸線方向端縁に形成された凹部に対向する位置で、自由回転可能なロールを円筒状カバーの外周面に押圧しながら軸線方向に移動させて円筒状カバーを塑性変形により凹部に係入させ、これにより円筒状カバーを永久磁石に密着させることが、特開平６−２８４６５０号公報に記載されている。また、円筒状カバーを接着剤で回転軸に接着固定することも行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
永久磁石は脆いものであり、ロールを円筒状カバーに押圧しながら永久磁石の凹部に沿って移動させると、永久磁石に大きな力が作用し、永久磁石が組付け時に破損してしまう可能性があった。
【０００４】
また、接着剤は温度、湿度等の環境の影響を受けやすく、品質を一定に保つことが困難であり、製造時間、コストが高くなる不具合があった。接着剤が熱等の影響で剥離して円筒状カバーが移動し、剥離、破損した永久磁石の飛散防止機能が損なわれる虞があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の不具合を解消するためになされたもので、回転軸の外周面に複数の永久磁石を環状に並べて固定したロータにおいて、複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーを回転軸に確実に低コストで固定することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、回転軸の外周面に複数の永久磁石が所定間隔で環状に固定されたロータにおいて、前記複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが前記回転軸に嵌合され、該円筒状カバーの両端部の少なくとも一方が塑性変形されて前記回転軸に固定されていることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記回転軸に形成された環状小径部に前記複数の永久磁石が固定され、該複数の永久磁石の外周より僅かに大径の大径部が前記回転軸に前記環状小径部の両側に形成され、前記複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが両端部で前記両側の大径部に嵌合され、該円筒状カバーの少なくとも一方の端部が塑性変形されて前記大径部に固定されたことである。
【０００８】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記両側の大径部の少なくとも一方に環状溝が刻設され、前記円筒状カバーの端部が塑性変形されて前記環状溝に全周に渡って係入されていることである。
【０００９】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３に記載したロータの製造方法において、自由回転可能なロールを前記円筒状カバーの外周面に前記環状溝と対向する位置で押圧しながら前記回転軸の回りに相対的に公転させて前記円筒状カバーの端部を前記環状溝に全周に渡って係入するように塑性変形させることである。
【００１０】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれかに記載したロータをハウジングにステータ内で回転可能に軸承したことである。
【００１１】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、回転軸に複数の永久磁石を固定したロータにおいて、円筒状カバーが複数の永久磁石を覆うように回転軸に嵌合され、該円筒状カバーの端部が塑性変形されて回転軸に固定されている。これにより、円筒状カバーは回転軸に確実に固定され、永久磁石が剥離、破損した場合に、破損した永久磁石が飛散するのを確実に防止することができる。また、円筒状カバーは端部を塑性変形するだけで回転軸に固定されているので、ロータの製造時間、コストを低減することができる。
【００１２】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、回転軸に形成された環状小径部に複数の永久磁石が固定されている。複数の永久磁石の外周より僅かに大径の大径部が回転軸に環状小径部の両側に形成されている。複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが両端部で大径部に嵌合され、円筒状カバーの端部が塑性変形されて大径部に固定されているので、請求項１に記載の発明の効果に加え、円筒状カバーの端部を塑性変形して大径部に固定するとき、複数の永久磁石に力が加わることがなく、ロータの組付け時に永久磁石が破損することがない。また、円筒カバーを嵌合する際、永久磁石に傷をつけることもなくなる。
【００１３】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、大径部に環状溝が刻設され、円筒状カバーの端部が塑性変形されて環状溝に全周に渡って係入、固定されているので、請求項１に記載の発明の効果に加え、円筒状カバーが大径部に全周に渡って強固に固定されるとともに、破損した永久磁石の破片が円筒状カバーの外部に飛散するのを確実に防止することができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、回転軸に形成された環状小径部に複数の永久磁石が固定され、該複数の永久磁石の外周より僅かに大径の大径部が回転軸に環状小径部の両側に形成され、複数の永久磁石の外周を覆う非磁性体の円筒状カバーが大径部に嵌合固定されたロータを製造するとき、自由回転可能なロールを円筒状カバーの外周面に、大径部に刻設された環状溝と対向する位置で押圧しながら回転軸の回りに相対的に公転させる。これにより円筒状カバーの端部を塑性変形させて環状溝に全周に渡って係入させ、円筒状カバーを大径部に固定する。円筒状カバーの端部をロールで塑性変形させて環状溝に係入させるので、安定した品質、短い作業時間、低コストで円筒状カバーを大径部に確実に固定することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、回転軸の外周面に固定された複数の永久磁石を覆うように、円筒状カバーが回転軸に嵌合され、円筒状カバーの端部が塑性変形されて回転軸に固定されたロータを、ハウジングにステータ内で回転可能に軸承したので、円筒状カバーが回転軸に確実に固定され、永久磁石が剥離、破損した場合に、破損した永久磁石がハウジング内に飛散するのを確実に防止することができるモータを提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係るロータ及び該ロータを用いたモータの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１ではモータ１は、ラック式電気パワーステアリング装置２に適用されている。ハウジング３にステータ４が嵌着され、ロータ５がステータ４内で回転可能にベアリングにより軸承されている。ステータ４は、打抜き成形された珪素鋼板を積層して構成されたコアが複数個環状に並べられてハウジング３の内周孔に焼き嵌めされ、各コアに中心に向かって突設されたティースにコイルが巻かれて構成されている。
【００１７】
ロータ５は、ハウジング３にベアリングにより軸承される回転軸６の外周面に複数の永久磁石７が所定間隔で環状に固定されて構成されている。回転軸６には、環状小径部８が形成され、環状小径部８に複数の永久磁石７が接着剤により接着固定されている。なお、回転軸６にネジ止めされる押え板により永久磁石７を押し付けて回転軸６に機械的に固定するようにしてもよい。回転軸６には、複数の永久磁石７の外周より僅かに大径の大径部９ａ，９ｂが環状小径部８の両側に形成され、各大径部９ａ，９ｂに環状溝１０ａ，１０ｂが刻設されている。
【００１８】
１１は複数の永久磁石７の外周を覆う非磁性体の円筒状のカバーで、両端部が両側の大径部９ａ，９ｂに嵌合されている。円筒状カバー１１の両端部はロールによりカシメられて塑性変形され、環状溝１０ａ，１０ｂ内に全周に渡って係入されて大径部９ａ，９ｂに固定されている。円筒状カバー１１は、回転軸６に大径部９ａに至るまで軸線方向に刻設され溝１２内にパンチによりカシメられて回り止めされている。円筒状カバー１１は、例えばステンレス等の非磁性金属の薄板をパイプ状に丸めて両端を溶接して形成されている。
【００１９】
次に、上記実施形態の作動を説明する。ラック式電気パワーステアリング装置２の作動方向に応じた方向に電流がステータ４のコイルに流されると、コイルから磁力が発生され、このコイルの磁力と永久磁石７の磁力との作用により、ロータ５に回転力が生じて回転駆動される。ロータ５の回転中に永久磁石７が剥離して破損した場合、破損した永久磁石７は、環状小径部８、両側の大径部９ａ，９ｂ、及び大径部９ａ，９ｂに両端部で嵌合された円筒状カバー１１により形成される空間内に保持されるので、ハウジング内に飛散し、モータ１等がロックすることを確実に防止することができる。さらに、本実施形態では、円筒状カバー１１は、両端部で塑性変形されて大径部９ａ，９ｂの環状溝１０ａ，１０ｂに全周に渡って係入させているので、破損した永久磁石の破片の飛散を極めて高い信頼性で防止することができる。
【００２０】
上記実施形態においては、円筒状カバー１１の両端部を塑性変形して大径部９ａ，９ｂの環状溝１０ａ，１０ｂに全周に渡って係入させているが、円筒状カバー１１の一方端部のみを環状溝に全周に渡って係入させるようにしてもよい。また、大径部９ａ，９ｂの少なくとも一方に外周面から半径方向に１つまたは複数の浅い穴を明け、円筒状カバー１１をパンチにより塑性変形させて該穴にカシメて大径部９ａ，９ｂに固定するようにしてもよい。
【００２１】
さらに、回転軸６に大径部９ａ，９ｂを設けることなく、永久磁石７の外周より僅かに大径の環状体を永久磁石７の両端部で回転軸６に嵌合し、複数の永久磁石７の外周を覆う非磁性体の円筒状カバー１１内に環状体を嵌合し、円筒状カバー１１の両端部を環状体を包んだ状態で塑性変形させて回転軸６に固定するようにしてもよい。また、円筒状カバー１１の一端部を回転軸６の大径部９ａ又は９ｂに塑性変形させて固定し、他端部を環状体に塑性変形させて固定するようにしてもよい。
【００２２】
次に、ロータ５を製造する方法の実施形態について説明する。図２は円筒状カバー１１の端部をロールにより塑性変形させ、回転軸６の大径部９ａに刻設された環状溝１０ａに全周に渡って係入させるロールカシメ機の要部を示すものである。基台２１には保持台２２が固定され、回転軸６は保持台２２の保持穴２３に垂直に挿入され、回転軸６に形成された溝が保持穴２３に突設されたキー２３ａと係合して回転を規制される。
【００２３】
基台２１の上部には、回転台２５が回転且つ上下動可能に装架され、モータ等により低速で垂直回転中心線回り回転駆動されるとともに、シリンダ装置等により保持台２２に対して進退移動されるようになっている。ヘッド２４には、先端面から有底の嵌合孔２６が垂直回転中心線上に設けられ、嵌合孔２６に可動体２７がヘッド２４に対して上下方向に相対移動可能に嵌合されている。可動体２７と嵌合孔２６底部との間には圧縮スプリング２８が介在され、可動体２７を下降端位置に付勢している。可動体２７の側面に水平に突設されたピン２９が、ヘッド２４の嵌合孔２６の側壁に上下方向に穿設された長穴３０の下端に当接すると、可動体２７のヘッド２４に対する相対的な下降が規制される。
【００２４】
可動体２７の下面には、３個のアーム３１が半径方向に水平移動可能に等角度間隔で装架されている。アーム３１の下端面には、回転軸６の大径部９ａに刻設された環状溝１０ａの断面形状と補合する断面形状を有するロール３２が垂直軸線回りに自由回転可能に支承されている。各アーム３１の上端外側にはローラ３３が水平軸線回りに回転可能に支承され、各ローラ３３にはリンク３４の下端面に穿設された長穴３５が係合されている。各リンク３４は中央部分を可動体２７の先端部に水平軸３６により回動可能に支承されている。各リンク３４の上端部分にはカムフォロア３７が水平軸線回りに回転可能に支承され、ヘッド２４の外周面に固定されたカム３８と当接している。可動体２７の下端面には、当接部材３９が垂直回転中心線回りに自由回転可能に支承されている。
【００２５】
次に、円筒状カバー１１の端部を回転軸６の環状溝１０ａ，１０ｂ内にロールカシメしてロータ５を製造する方法について説明する。回転軸６に形成された環状小径部８に複数の永久磁石７を接着剤で接着する。回転軸６の環状小径部８の両側には、小径部８に接着された複数の永久磁石７の外周より僅かに大径の大径部９ａ，９ｂが形成され、各大径部９ａ，９ｂに環状溝１０ａ，１０ｂが夫々刻設されている。ステンレス製の円筒状カバー１１の両端部を大径部９ａ，９ｂに嵌合し、複数の永久磁石７の外周を円筒状カバー１１で覆う。円筒状カバー１１を嵌合した回転軸６をロールカシメ機の保持台２２の保持穴２３に大径部９ｂを下方にして垂直に挿入しキー２３ａと溝とを係合させて回り止めする。大径部９ｂには段部が形成され、円筒状カバー１１の端面が該段部に当接するので、回転軸６を垂直にしても円筒状カバー１１は、両端部が大径部９ａ，９ｂに嵌合し、小径部８に固定された複数の永久磁石７を覆う位置に保持される。
【００２６】
ロールカシメ機を起動すると、回転台２５が低速回転しながら下降し、ヘッド２４とともに可動台２７が回転しながら下降される。当接部材３９が回転軸６の上端面に当接すると、可動台２７の下降が規制され、以降はヘッド２４が可動台２７に対して相対的に下降し、カムフォロア３７がカム３８により外方に移動され、３個のリンク３４の下端に支承されたローラ３３が内側に変位するように旋回され、３個のアーム３１延いてはロール３２が、ローラ３３と長穴３５との係合により図３（ａ）に示すように半径方向に円筒状カバー１１に向かって水平移動される。そして、自由回転可能なロール３２が、円筒状カバー１１の外周面に大径部９ａに刻設された環状溝１０ａと対向する位置で押圧されるとともに、可動台２７の垂直回転中心線回りの回転により回転軸６回りに公転され、円筒状カバー１１の端部が図３（ｂ）に示すように３個のロール３２により挟圧されて塑性変形され、環状溝１０ａ内に全周に渡ってカシメられて係入され、円筒状カバー１１が大径部９ａに固定される。
【００２７】
円筒状カバー１１の一方の端部がロールカシメされた回転軸６をロールカシメ機の保持穴２３から抜き出し、回転軸６を反転して他方の端部用のロールカシメ機の保持穴２３に回り止めして垂直に挿入し、円筒状カバー１１の他方の端部を前述と同様にロールカシメして大径部９ｂの環状溝１０ｂに係入する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラック式電気パワーステアリング装置に適用された本実施形態に係るロータを用いたモータを示す縦断面図。
【図２】ロールカシメ機の要部を示す図。
【図３】円筒状カバーの端部をロールカシメする状態を示す図。
【符号の説明】
１…モータ、２…ラック式電気パワーステアリング装置、３…ハウジング、４…ステータ、５…ロータ、６…回転軸、７…永久磁石、８…環状小径部、９ａ，９ｂ…大径部、１０ａ，１０ｂ…環状溝、１１…円筒状カバー、２２…保持台、２１…基台、２３…保持穴、２４…ヘッド、２５…シリンダ装置、２７…可動体、３１…アーム、３２…ロール、３８…カム、３９…当接部材、４０…回転台。
【図１】
2004072924.tif 000003
【図２】
2004072924.tif 000004
【図３】
2004072924.tif 000005