(57)【要約】【課題】  回転電機において、軸受支持部の寸法精度の管理の難しさを解消し、フリクションの増大や異音の発生を防止する。【解決手段】  回転電機１のヨーク２の底部６には、アマチュア３を軸支する軸受１４を圧入できるように軸受支持部１５が形成されている。さらに、軸受支持部１５を囲むように応力緩和部１６が形成されている。応力緩和部１６は、ヨーク２の底部６の肉厚を内側から減少させることで形成されており、中心に向かって肉厚が徐々に減少するテーパ形状になっている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒形状のヨークとアマチュアとを有し、前記ヨークの底部には前記アマチュアのシャフトの軸受を支持する軸受支持部を設けると共に、前記軸受支持部の周囲に、前記軸受を前記軸受支持部に圧入する際の応力を緩和する応力緩和部を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記応力緩和部は、前記軸受支持部の内側に開口面積を減少させるように形成された幅狭部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記応力緩和部は、前記ヨークの底部に形成され、前記軸受の圧入方向に閉じるように傾斜するテーパ面を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨーク内にアマチュアを回転自在に設けた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機には、有底円筒形状のヨークの内周に永久磁石を対向して配置し、永久磁石よりも内側にアマチュアを回転自在に設け、アマチュアのコイルにブラシを用いて給電するように構成したものがある。ここで、アマチュアのシャフトは、ヨークの底部に圧入した軸受と、ヨークに取り付けられたブラケットに圧入された軸受とに回転自在に軸支されている。ここで、ヨーク側の軸受は、ヨークの底部に軸受支持部を外側に凸形状に形成し、この軸受支持部に圧入している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−７３３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、アマチュアを安定して回転させるためには、軸受支持部には高い寸法精度が要求される。軸受支持部の寸法精度が低いと軸受の圧入荷重を設計値よりも高くしたり、低い圧入荷重で軸受が軸受支持部に支持されるようになったりするが、軸受の圧入荷重を高くしなければならないときは、軸受が受ける圧入応力が過大になって軸受の外輪と内輪との間の内部隙間が少なくなり、アマチュアを回転させる際のフリクションが増大するという問題が生じる。これに対して、低い圧入荷重で軸受が軸受支持部に支持されるときには、軸受の受ける圧入応力が過小になるので軸受の内部隙間が大きくなり、アマチュアの回転時に異音が発生し易くなる。このため、製造工程における軸受支持部の寸法精度は厳しい管理が必要であった。なお、特許文献１に開示されているような構成の場合には、コイルを逃げるために、ヨーク底部内側に段部が形成されているが、この段部を形成する際に底部が加工硬化するので、軸受の圧入時に高い荷重が必要になる傾向にある。したがって、底部の加工硬化が大きい場合には、フリクションの増大を招くことになる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、軸受支持部の寸法精度の管理の難しさを解消し、軸受の圧入荷重に起因してフリクションが増大したり、異音が発生することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、有底筒形状のヨークとアマチュアとを有し、前記ヨークの底部には前記アマチュアのシャフトの軸受を支持する軸受支持部を設けると共に、前記軸受支持部の周囲に、前記軸受を前記軸受支持部に圧入する際の応力を緩和する応力緩和部を設けたことを特徴とする回転電機とした。
この回転電機では、ヨークの軸受支持部に軸受を圧入するときに、応力緩和部が圧入時の荷重を吸収して応力を緩和し、軸受に過大な応力が作用しないようにする。また、応力緩和部で寸法誤差を吸収させて軸受に作用する圧入荷重をコントロールすることで、圧入荷重が過小になることが防止される。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転電機において、前記応力緩和部は、前記軸受支持部の内側に開口面積を減少させるように形成された幅狭部を有することを特徴とする。
この回転電機では、軸受が幅狭部を介して軸受支持部に保持される。この際に、幅狭部が圧入荷重を吸収して応力を緩和することで軸受の外周全体に作用する応力をコントロールし、圧入応力が過大になったり、圧入応力が過小になったりすることを防止する。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の回転電機において、前記応力緩和部は、前記ヨークの底部に形成され、前記軸受の圧入方向に閉じるように傾斜するテーパ面を有することを特徴とする。
この回転電機では、テーパ面を形成することによって底部の板厚を減少させ、ヨークの底部で圧入荷重を吸収して応力を緩和し易くする。軸受に作用する圧入応力が過大になったり、過小になったりすることが防止される。なお、底部自体を傾斜させる場合には、底部の板厚を減少させなくても同様の作用が得られる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、軸受を圧入するときに生じる応力を応力緩和部によって吸収して緩和するようにしたので、軸受に不必要な応力が作用することを防止できる。したがって、軸受の変形が防止され、これに起因するアマチュアの回転時のフリクションの増大を防止できる。また、高い寸法精度で軸受支持部を製造しなくても応力緩和部で寸法誤差を吸収することができるので、寸法管理が容易になり回転電機の生産効率が向上する。さらに、応力緩和部で圧入荷重をコントロールすることで、圧入荷重が過小になることが防止され、異音が発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、回転電機１は、有底筒形状のヨーク２の内周側にアマチュア３を回転自在に収容し、ヨーク２の開口部にブラケット４を固定した構成を有している。
【０００９】
ヨーク２は、深絞り鋼板をプレス加工するなどして一体的に形成した円筒部５と、円筒部５の一端を閉塞する底部６とを有する。円筒部５の他端側の開口部には、段差を形勢しつつ拡径した後に、開口部の縁部を外周方向に屈曲させることでフランジ５Ａが形成されている。このフランジ５Ａには、図１に示すブラケット４を螺着する際に用いる貫通孔が形成されている。図１のＡ矢視図である図２に示すように、このフランジ５Ａは、周方向に均一でない異形状のフランジである。
【００１０】
図１に示すように、ヨーク２の円筒部５の内周には、永久磁石１０が固定されている。この永久磁石１０は、異なる磁極が周方向に交互に並ぶように所定間隔で複数配置されている。永久磁石１０の位置決めは、円筒部５の軸線方向において永久磁石１０を挟んで対向する環状のスペーサ１１，１２と、永久磁石１０の内周を覆う筒状のカバー１３とで行われている。
【００１１】
ヨーク２の底部６は、周縁部が円筒部５に連なっており、底部６の中心部には軸受１４を圧入する軸受支持部１５が形成されている。軸受支持部１５は、プレス加工により底部６を外側に突出させたもので、円筒形の内周面を有している。この内周面には、軸受１４の外輪が圧入によって保持される。ここで、図１から図３に示すように、底部６には、軸受支持部１５を囲むように応力緩和部１６が形成されている。応力緩和部１６は、底部６の板厚を内面側から環状に減少させることで形成されており、軸受支持部１５に向けて底部６の板厚が徐々に減少するようなテーパ面１６Ａを有している。
【００１２】
アマチュア３は、軸受１４に一端部が軸支されるシャフト２０を有し、シャフト２０に固定された複数のティース２１には巻線を巻き回したコイル２２が形成されている。巻線は、シャフト２０の他端部側に引き出され、シャフト２０に固定されたコンミテータ２３に取り付けられている。
【００１３】
ブラケット４は、フランジ４Ａが径方向外側に突設されている。ブラケット４をヨーク２に固定する際には、このフランジ４Ａをヨーク２のフランジ５Ａに突き合わせてネジ３１で固定する。ブラケット４の中央部には、軸受３２が圧入されており、この軸受３２にアマチュア３のシャフト２０の他端側が回転自在に軸支されている。軸受３２よりも内側には、ブラシホルダ３３がネジ留めされており、ブラシホルダ３３には、ブラシ３４が周方向に所定の間隔で複数保持されている。ブラシ３４は、不図示のスプリングでコンミテータ２３に向けて付勢されており、アマチュア３の回転時にはコンミテータ２３とブラシ３４とが摺接する。なお、ブラケット４において、軸受３２よりも外側には、トルクリミッタアセンブリ３５が設けられており、このトルクリミッタアセンブリ３５を介してシャフト２０が出力軸３６に連結されている。
【００１４】
次に、回転電機１の製造工程について説明する。
まず、ヨーク２の製造工程では、深絞り鋼板を多段階に分けてプレス加工し、端部が閉塞された円筒形状に成形する。これによって、円筒部５と底部６とが形成されるので、位置決めを行いながら、軸受支持部１５の外径にほぼ等しい凹部を有するダイを、絞り方向と反対の方向から底部６に当接させる。この状態で、軸受支持部１５の内径に相当するパンチを開口部側から送り込んで、ダイとパンチとで底部６の中央部分に対してプレス加工を行い、軸線方向で、かつヨーク２の長さを増大させる方向（絞り方向）に、底部６の中央部分を所定形状で突出させ、軸受支持部１５を形成する。軸受支持部１５の内面は、後に軸受１４を圧入するために所定の寸法精度を有するように形成される。
【００１５】
さらに、ヨーク２の開口部側から切削刃を挿入し、底部６の内側面を切削加工して応力緩和部１６を形成する。この際に切削刃の送り量を調整してテーパ面１６Ａを形成する。そして、フランジ５Ａを形成してネジ３１用の孔を打ち抜いたら、軸受支持部１５に軸受１４を圧入する。この際に、応力緩和部１６が若干変形するようにして軸受支持部１５への圧入をアシストする。その結果、軸受支持部１５の寸法に多少の誤差があった場合でも、そのような寸法誤差を応力緩和部１６が吸収するので、軸受１４は一定の荷重で保持されて軸受１４の外輪と内輪との間の内部隙間は所定の値に保たれる。次に、ヨーク２の円筒部５の内周にカバー１３、スペーサ１１，１２を用いて永久磁石１０を固定し、ステータとしての界磁部を形成する。
【００１６】
ロータとなるアマチュア３は、シャフト２０にティース２１を取り付け、ティース２１に巻装したコイル２２の巻線をコンミテータ２３に取り付けることで作製する。アマチュア３のシャフト２０には、ブラケット４の軸受３２に圧入し、トルクリミッタアセンブリ３５を介してシャフト２０の他端部と出力軸３６とを連結させる。また、ブラケット４には、ブラシホルダ３３を予め固定しておき、ブラシホルダ３３内に収容したブラシ３４とコンミテータ２３との接触状態を調整する。そして、ブラケット４にアマチュア３を組み付けた後に、ブラケット４をヨーク２にネジ３１で固定する。この際に、アマチュア３のシャフト２０の一端がヨーク２の底部６側の軸受１４に挿入され、軸支される。また、ブラシホルダ３３をブラケット４に取り付けるネジ４０の頭がスペーサ１１で押さえ付けられ、ネジ４０の脱落が防止される。
【００１７】
なお、回転電機１を使用する際には、不図示のケーブルからブラシ３４に給電し、ブラシ３４に摺接するコンミテータ２３から所定のコイル２２に給電する。コイル２２とヨーク２側の永久磁石１０との間に磁界が形成されるので、給電するコイル２２を順次切り替えるとアマチュア３が回転する。
【００１８】
この実施の形態によれば、ヨーク２の底部６に応力緩和部１６を設けたので、軸受１４を軸受支持部１５に圧入する際の圧入荷重が大きい場合には、応力緩和部１６が圧入荷重の一部を吸収するように変形し、必要以上の応力が軸受１４の外輪に作用しないようになる。したがって、軸受１４を圧入する際の変形が防止され、アマチュア３の回転時に軸受１４に起因するフリクションの増大を防止することができる。また、応力緩和部１６は、軸受支持部１５の寸法誤差を吸収するように変形するので、軸受支持部１５に要求される寸法精度を低く抑えることができる。したがって、回転電機１の生産性を向上させることができる。さらに、予め応力緩和部１６の変形を見込んで圧入荷重を設定することで軸受１４の圧入荷重が小さくなり過ぎることがなくなる。したがって、アマチュア３を回転させたときの異音の発生が防止される。なお、このような回転電機１は、例えば、電動パワーステアリングの駆動用モータとして使用することができる。その場合には、フリクションや、異音の発生を防止され、操舵フィーリングの良好な電動パワーステアリング装置が得られる。
【００１９】
ここで、応力緩和部１６の変形例について以下に説明する。
図４に示す応力緩和部５０は、底部６において軸受支持部１５を囲むように形成されている。この応力緩和部５０は、底部６の板厚を内側から環状に減少させることで形成されており、内側に凸となるような曲面形状のテーパ面５０Ａを有している。このため、図３に示す応力緩和部１６よりも弾性的に変形し易くなっている。この応力緩和部５０でもフリクションの増大防止や、異音発生の防止が図られ、軸受支持部１５の寸法精度を抑えることができる。
【００２０】
図５に示す応力緩和部６０は、軸受支持部１５を除く底部６全体から構成されている。応力緩和部６０は、軸受１４の圧入方向に閉じるように、つまり円筒部５に連なる周縁部に対して中心側が外側に突出するようにテーパ状に傾斜している。この応力緩和部６０では、軸受支持部１５を囲む底部６の全体で軸受１４に作用する応力を緩和したり、寸防誤差を吸収したりでき、前記と同様の効果が得られる。特に、前記した他の応力緩和部１６，５０よりも圧入荷重などを吸収する領域が大きいので、より大きい圧入荷重や寸法誤差を許容することができる。
【００２１】
図６に示す応力緩和部７０は、軸受支持部１５の内側に形成された環状の突状部７１からなる。これら突状部７１は、軸受支持部１５の内径を減少させる幅狭部であり、軸線方向に離間して２箇所に設けられている。軸受１４の圧入時には、それぞれの突状部７１が軸受１４の外輪に面同士で圧接する。この応力緩和部７０では、突状部７１を設けることで軸受１４との接触面積を少なくし、圧入荷重を減少させると共に、余分な圧入荷重や寸法誤差を吸収し易くなる。また、図７に示す応力緩和部８０のように、突状部８１を１つのみ設けても良い。この突状部８１は、軸受支持部１５の内径を減少させる幅狭部である。突状部８１と軸受１４の外周面との接触面積は、図６の応力緩和部７０における接触面積と略同様になるように突状部８１の形状が設定されている。したがって、応力緩和部７０と同様の効果が得られる。さらに、突状部８１の数が少ないことから加工が容易になる。
【００２２】
なお、本発明は前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
応力緩和部の形状は、前記の各形態に限定されない。例えば、図６及び図７に示すような応力緩和部７０，８０において、突状部７１，８１は、図６及び図７と直交する方向、つまり軸線方向に延びるように設けても良い。この場合には、軸受支持部１５の内周側に周方向に沿って複数の突状部が平行に配列される。軸線方向に延びる突状部であっても前記と同様の効果が得られる。
応力緩和部１６と、応力緩和部６０、応力緩和部７０又は応力緩和部８０とを組み合わせても良い。同様に、応力緩和部５０と、応力緩和部６０、応力緩和部７０又は応力緩和部８０とを組み合わせたり、応力緩和部６０と応力緩和部７０又は応力緩和部８０とを組み合わせても良い。
応力緩和部１６，５０は、底部６の外側から肉厚を減少させることで形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転電機の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ方向からヨークをみた図である。
【図３】ヨークの拡大図であって、応力緩和部を示す図である。
【図４】応力緩和部を示す図である。
【図５】応力緩和部を示す図である。
【図６】応力緩和部を示す図である。
【図７】応力緩和部を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      回転電機
２      ヨーク
３      アマチュア
６      底部
１４      軸受
１５      軸受支持部
１６，５０，６０，７０，８０      応力緩和部
１６Ａ，５０Ａ    テーパ面
２０      シャフト
７１，８１    突状部（幅狭部）
【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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【図６】
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【図７】
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