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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022064036
(43)【公開日】2022-04-25
(54)【発明の名称】ロータ、及びモータ
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/27 20220101AFI20220418BHJP
【FI】
H02K1/27 501C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020172525
(22)【出願日】2020-10-13
(71)【出願人】
【識別番号】000144027
【氏名又は名称】株式会社ミツバ
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】大堀 竜
【テーマコード(参考)】
5H622
【Fターム(参考)】
5H622CA02
5H622CA07
5H622CA10
5H622CA13
5H622PP05
5H622PP12
(57)【要約】
【課題】マグネットカバーのかしめに伴う永久磁石の損傷や劣化を防ぐことができるロータ、及びモータを提供する。
【解決手段】本発明に係るロータ9は、ロータコア32と、永久磁石33と、マグネットカバー71と、荷重受けブロック70と、を備える。永久磁石33は、ロータコア32から軸方向へ端部33a,33bが突出されている。マグネットカバー71は、第1方向側の端縁に径方向内側に曲げられたフランジ部71bを有する。荷重受けブロック70は、フランジ部71bに当接してフランジ部71bのかしめ荷重を受け止める。荷重受けブロック70には、補強部材82が埋設されている。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータの磁界を受けて回転するロータであって、
モータの回転軸と一体に回転するロータコアと、
前記ロータコアの外周部に配置され、前記ロータコアから軸方向へ端部が突出された複数の永久磁石と、
前記ロータコアと複数の前記永久磁石の外側を覆い、軸方向の少なくとも一方の端部に径方向内側に曲げられたかしめフランジを有する筒状のマグネットカバーと、
前記ロータコアの回転軸線に沿う方向の端面と前記かしめフランジの間に配置され、前記かしめフランジと前記ロータコアとに当接して前記かしめフランジのかしめ荷重を受け止める荷重受けブロックと、
を備え、
前記荷重受けブロックは、前記荷重受けブロックに埋設される補強部材を備える
ことを特徴とするロータ。
【請求項2】
前記補強部材は、
前記永久磁石の軸方向の端部のうち、周方向へ延び、かつ径方向内側に面する内周面に沿って設けられた磁性部材である
ことを特徴とする請求項1に記載のロータ。
【請求項3】
前記補強部材は、
前記永久磁石の軸方向の端部のうち、周方向に隣接して設けられた前記永久磁石同士で対向する周方向の対向側面に沿って設けられた磁性部材である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロータ。
【請求項4】
前記補強部材は、
前記永久磁石の軸方向の端部のうち、前記かしめフランジと軸方向で対向する突出端面に沿って設けられた非磁性部材である
ことを特徴とする請求項1に記載のロータ。
【請求項5】
前記補強部材は、
非磁性部材で形成され、前記永久磁石の軸方向の端部のうち、前記かしめフランジと軸方向で対向する突出端面に沿って設けられた第1補強部材と、
磁性部材で形成され、前記永久磁石の軸方向の端部のうち、前記突出端面を除いた突出側面に沿って設けられた第2補強部材と、
を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のロータ。
【請求項6】
前記請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のロータと、
前記ロータの外周に沿って配置され、磁界を発生するステータと、
を備える
ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータ、及びモータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両のワイパー装置等に用いられるモータとして、コイルが巻回されたステータの径方向内側に、ロータが配置されたものがある。この種のモータには、例えばロータコアの外周に複数の永久磁石が保持されたロータが用いられ、回転軸がロータコアの軸芯部に取り付けられている。この種のロータの中には、ロータコア及び複数の永久磁石の軸方向の端部に荷重受けブロックが組付けられた状態で、ロータコア、永久磁石及び荷重受けブロックの外側が略筒状のマグネットカバーで覆われたものがある。
【0003】
マグネットカバーは、略筒状の周壁内にロータコア、永久磁石及び荷重受けブロックを配置した後に、軸方向(回転軸線に沿う方向)の端部(かしめフランジ)がかしめられてロータコアの端部に固定されている。ロータコア及び永久磁石の端部に荷重受けブロックが配置されることにより、かしめフランジのかしめ荷重を荷重受けブロックで受け止めて永久磁石に損傷や劣化が発生することを防止できる(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第2020/105479号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述の特許文献1にあっては、荷重受けブロックが樹脂部材で形成されている。このため、例えば、ロータコアから軸方向に永久磁石の端部が突出された、いわゆるオーバハング構造のロータの場合には、かしめ荷重に対して荷重受けブロックにたわみが発生し、かしめ荷重が永久磁石に伝達されることが考えられる。この結果、マグネットカバーのかしめに伴うかしめ荷重で永久磁石に生じる損傷や劣化を防止することが難しいという課題があった。
【0006】
そこで、本発明は、マグネットカバーのかしめに伴う永久磁石の損傷や劣化を防ぐことができるロータ、及びモータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明に係るロータは、ステータの磁界を受けて回転するロータであって、モータの回転軸と一体に回転するロータコアと、前記ロータコアの外周部に配置され、前記ロータコアから軸方向へ端部が突出された複数の永久磁石と、前記ロータコアと複数の前記永久磁石の外側を覆い、軸方向の少なくとも一方の端部に径方向内側に曲げられたかしめフランジを有する筒状のマグネットカバーと、前記ロータコアの回転軸線に沿う方向の端面と前記かしめフランジの間に配置され、前記かしめフランジと前記ロータコアとに当接して前記かしめフランジのかしめ荷重を受け止める荷重受けブロックと、を備え、前記荷重受けブロックは、前記荷重受けブロックに埋設される補強部材を備えることを特徴とする。
【0008】
本発明に係るモータは、上記に記載のロータと、前記ロータの外周に沿って配置され、磁界を発生するステータと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、マグネットカバーのかしめに伴う永久磁石の損傷や劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の実施形態におけるモータ装置の斜視図。
図2図1のII-II線に沿う断面図。
図3】本発明の第1実施形態におけるロータの縦断面図。
図4】本発明の第1実施形態におけるロータの斜視図。
図5】本発明の第1実施形態におけるロータの分解斜視図。
図6】本発明の第1実施形態におけるロータの図3のVI-VI線に沿う断面図。
図7】本発明の第1実施形態における荷重受けブロックの斜視図。
図8】本発明の第1実施形態における補強部材の斜視図。
図9】本発明の第1実施形態におけるロータに備えた永久磁石の突出量と有効磁束との関係を示すグラフ。
図10】本発明の第1実施形態における変形例のロータを永久磁石の端部の位置で破断した断面図。
図11】本発明の第1実施形態における変形例の補強部材の斜視図。
図12】本発明の第2実施形態におけるロータの縦断面図。
図13図12のXIII-XIII線に沿う断面図。
図14】本発明の第2実施形態における荷重受けブロックの斜視図。
図15】本発明の第2実施形態における補強部材の斜視図。
図16図12のXVI-XVI線に沿う断面での拡大断面図。
図17】本発明の第2実施形態における荷重受けブロックの軸方向への変位量を比較例と比べたグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
[第1実施形態]
<モータ装置>
図1は車両に用いられるモータ装置1の斜視図である。図2は、モータ装置1の図1のII-II線に沿う断面図である。
モータ装置1は、例えば、車両のワイパー装置の駆動源として用いられる。
図1図2に示すように、モータ装置1は、モータ2と、モータ2の回転を減速して出力する減速部3と、モータ2の駆動制御を行うコントローラ4と、を備える。
なお、以下の説明において、単に「軸方向」と言う場合は、モータ2の回転軸31の回転軸線方向に沿う方向を意味するものとする。単に「周方向」と言う場合は、回転軸31の回転方向(周方向)を意味するものとする。単に「径方向」と言う場合は、回転軸31の径方向を意味するものとする。また、「軸方向」において、回転軸31の一端部側(図2図3において矢印がD1を指す側)を「第1方向」と言い、回転軸31の他端部側(図2図3において矢印がD2を指す側)を「第2方向」と言う。
【0013】
<モータ>
モータ2は、モータケース5と、モータケース5内に収納された略円筒状のステータ8と、ステータ8の径方向内側に配置され、ステータ8に対して回転可能に設けられたロータ9と、を備える。本実施形態のモータ2は、ステータ8に電力を供給する際にブラシを必要としない、いわゆるブラシレスモータである。
【0014】
モータケース5は、アルミニウム合金等の放熱性に優れた材料によって形成されている。モータケース5は、軸方向で分割可能に構成された第1モータケース6と、第2モータケース7と、からなる。第1モータケース6と第2モータケース7は、それぞれ有底円筒状に形成されている。
第1モータケース6は、底部10が減速部3のギヤケース40と接続されるように、当該ギヤケース40と一体成形されている。底部10の径方向略中央には、モータ2の回転軸31を挿通可能な貫通孔が形成されている。なお、本実施形態では、モータケース5とギヤケース40がモータ装置1のケーシングを構成している。
【0015】
また、第1モータケース6と第2モータケース7の各開口部6a,7aには、径方向外側に向かって張り出す外フランジ部16,17がそれぞれ形成されている。モータケース5は、外フランジ部16,17同士を突き合わせて内部空間が形成されている。モータケース5の内部空間には、ステータ8とロータ9が配置されている。ステータ8は、第1モータケース6の内周面に形成された段差部に圧入固定され、ロータ9の外周に沿って配置されている。
【0016】
<ステータ>
ステータ8は、積層した鋼板(電磁鋼板)からなるステータコア20と、ステータコア20に巻回される複数のコイル24と、を備える。ステータコア20は、円環状のコア本体部21と、コア本体部21の内周部から径方向内側に向かって突出する複数(例えば、6つ)のティース22と、を有する。コア本体部21の内周面と各ティース22は、樹脂製のインシュレータ23によって覆われている。コイル24は、インシュレータ23の上から対応する所定のティース22に巻回されている。各コイル24は、コントローラ4からの給電により、ロータ9を回転させるための磁界を生成する。
【0017】
<ロータ>
ロータ9は、ステータ8の径方向内側に微小隙間を介して回転自在に配置され、ステータ8の磁界を受けて回転する。ロータ9は、回転軸31と、内周部に回転軸31が圧入固定される略筒状のロータコア32と、ロータコア32の外周部に組付けられた4つの永久磁石33(図3図5図6等参照)と、を備える。本実施形態では、回転軸31は、減速部3を構成するウォーム軸44と一体に形成されている。しかし、ウォーム軸44は、これに限るものではなく、回転軸31と別体に形成され、回転軸31の端部に連結されるものであっても良い。
【0018】
回転軸31とウォーム軸44は、ギヤケース40(ケーシング)に軸受46,47を介して回転自在に支持されている。回転軸31とウォーム軸44は、回転軸線(軸心C)回りに回転する。なお、永久磁石33としては、例えば、フェライト磁石が用いられる。しかしながら、永久磁石33は、これに限るものではなく、ネオジムボンド磁石やネオジム焼結磁石等を適用することも可能である。ロータ9の詳細構造についての詳細は後述する。
【0019】
<減速部>
減速部3は、モータケース5と一体化されたギヤケース40と、ギヤケース40内に収納された減速機構41と、を備える。ギヤケース40は、アルミニウム合金等の放熱性に優れた金属材料によって形成されている。ギヤケース40は、一面に開口部40aを有する箱状に形成されている。ギヤケース40は、減速機構41を内部に収容するギヤ収容部42を有する。また、ギヤケース40の側壁40bには、第1モータケース6が一体形成されている箇所に、第1モータケース6の貫通孔とギヤ収容部42を連通する開口部43が形成されている。
【0020】
ギヤケース40の底壁40cには、略円筒状の軸受ボス49が突設されている。軸受ボス49は、減速機構41の出力軸48を回転自在に支持するためのものであり、内周側に不図示の滑り軸受が配置されている。軸受ボス49の先端部内側には、不図示のOリングが装着されている。また、軸受ボス49の外周面には、剛性確保のための複数のリブ52が突設されている。
【0021】
ギヤ収容部42に収容された減速機構41は、ウォーム軸44と、ウォーム軸44に噛合されるウォームホイール45と、により構成されている。ウォーム軸44は、軸方向の両端部が軸受46,47を介してギヤケース40に回転可能に支持されている。なお、ウォーム軸44はモータ2の回転軸31と同軸に、かつ一体に設けられている。ウォームホイール45には、減速機構41の出力軸48が同軸に、かつ一体に設けられている。ウォームホイール45と出力軸48とは、これらの回転軸線が、ウォーム軸44(モータ2の回転軸31)の回転軸線(軸心C)と略直交するように配置されている。出力軸48は、ギヤケース40の軸受ボス49を介して外部に突出している。出力軸48の突出した先端には、モータ駆動する対象物品と接続可能なスプライン48aが形成されている。
【0022】
また、ウォームホイール45には、不図示のセンサマグネットが設けられている。このセンサマグネットは、後述するコントローラ4に設けられた磁気検出素子61によって位置を検出される。つまり、ウォームホイール45の回転位置は、コントローラ4の磁気検出素子61によって検出される。
【0023】
<コントローラ>
コントローラ4は、磁気検出素子61が実装されたコントローラ基板62を有する。コントローラ基板62は、磁気検出素子61がウォームホイール45のセンサマグネット(不図示)に対向するように、ギヤケース40の開口部40a内に配置されている。ギヤケース40の開口部40aは、カバー63によって閉塞されている。
【0024】
コントローラ基板62には、ステータコア20から引き出された複数のコイル24の端末部が接続されている。また、コントローラ基板62には、カバー63に設けられたコネクタ11(図1参照)の端子が電気的に接続されている。コントローラ基板62には、磁気検出素子61の他に、コイル24に供給する駆動電圧を制御するFET(Field
Effect Transistor:電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子からなるパワーモジュール(不図示)や、電圧の平滑化を行うコンデンサ(不図示)等が実装されている。
【0025】
<ロータの詳細構造>
図3は、ロータ9の縦断面図である。図4は、ロータ9の斜視図である。図5は、ロータ9の分解斜視図である。
図3から図5に示すように、ロータ9は、ウォーム軸44と一体に形成された回転軸31と、回転軸31におけるウォーム軸44とは反対側の一端部に固定され回転軸31と一体回転するロータコア32と、ロータコア32の外周部に配置された複数(第1実施形態では4つ)の永久磁石33と、ロータコア32の軸方向両端側にそれぞれ配置される一対の荷重受けブロック70と、ロータコア32及び永久磁石33と一対の荷重受けブロック70を軸方向及び径方向の外側から覆う金属製のマグネットカバー71と、を備える。
【0026】
図6は、図3のVI-VI線に沿う断面図である。
図3図5図6に示すように、ロータコア32は、略同形状の複数の鋼板(電磁鋼板)が軸方向に積層されて構成されている。ロータコア32は、略円筒状のコア本体部32Aと、コア本体部32Aの外周から放射方向に突出する4つの突極32Bと、を有する。
【0027】
4つの突極32Bは、コア本体部32Aの外周から周方向等間隔に突出している。コア本体部32Aの外周面は、ロータ9の軸心C(回転軸線)を中心とした略円形形状に形成されている。各突極32Bのうちの、ロータコア32の円周方向に臨む側面は、平坦面によって構成されている。ロータコア32の円周方向で隣接する突極32B間には、永久磁石33が組付けられる。
【0028】
永久磁石33は、軸方向視で略円弧状に形成されている。ただし、永久磁石33の内周側はロータ9の軸心C(回転軸線)を中心とした略円弧形状(コア本体部32Aの外周面とほぼ合致する略円弧形状)に形成されているが、永久磁石33の外周側は、内周側よりも曲率半径の小さい円弧形状に形成されている。ロータコア32の各突極32Bは、ロータ9の軸心C(回転軸線)から径方向外側の端部までの距離が、ロータ9の軸心C(回転軸線)から永久磁石33の外周面の最大膨出部までの距離とほぼ同じになるように形成されている。
【0029】
各永久磁石33は、軸方向の長さL1がロータコア32の軸方向長さL2よりも長くなるように形成されている。各永久磁石33は、ロータコア32に組付けられた状態において、ロータコア32(具体的には、突極32B)に対して軸方向の一端側と他端側にほぼ同長さだけ端部33a,33bが突出している。
すなわち、ロータ9は、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の一対の端部33a,33bが突出された、いわゆるオーバハング構造である。永久磁石33の端部33a,33bをロータコア32から突出させることにより、ロータ9の磁気特性を上げてモータ2(図2参照)を小型化できる。
【0030】
ここで、永久磁石33の端部33aは、ロータコア32に接触する突出側面33cを有する。また、永久磁石33の端部33bは、ロータコア32に接触する突出側面33dを有する。以下、永久磁石33の端部33aと端部33bとは、軸方向に対してほぼ対称に形成された部位である。以下、第1方向側の端部33aの突出側面33cについて説明して、第2方向側の端部33bの突出側面33dについての詳しい説明を省略する。
突出側面33cは、周方向へ延び、かつ径方向内側に面するように形成された内周面33eと、周方向に隣接して設けられた永久磁石33に対向する位置で、かつ周方向に形成された一対の対向側面33fと、を有する。
【0031】
また、ロータコア32の内周面には、ロータ9の軸心C(回転軸線)を中心とした4つ円弧面72と、隣接する円弧面72の間から径方向外側に向かって延びる逃げ溝73が形成されている。各逃げ溝73は、径方向外側に向かって同長さ延び、延び方向の端部は、円弧状の係合部73aとされている。各逃げ溝73の係合部73aには、後述する荷重受けブロック70の係止爪74(コア規制部)が嵌入される。また、ロータコア32の内周の4つの円弧面72には、モータ2の回転軸31が圧入固定される。
なお、ロータコア32の内周の4つの円弧面72は、回転軸31が嵌合される(挿入状態で固定される)軸芯孔69を構成している。
【0032】
マグネットカバー71は、円筒状の周壁部71aと、周壁部71aの軸方向の一端部と他端部からそれぞれ径方向内側に屈曲して延びる一対のフランジ部71b,71cと、を有する。周壁部71aの内側には、ロータコア32及び永久磁石33が一対の荷重受けブロック70とともに配置される。一対のフランジ部71b,71cの少なくとも一方は、周壁部71aの端部をかしめによって塑性変形させたかしめフランジとされている。
以下では、一方のフランジ部71cを予め曲げ形成されたフランジ部、他方のフランジ部71bをロータコア32等の装填後にかしめによって形成されたかしめフランジとして説明する。
【0033】
図3図5に示すように、ロータコア32の第1方向側と第2方向側に配置される各荷重受けブロック70は同形状であり、両者は表裏を反転させた状態でロータコア32に組付けられている。
以下、第1方向側に配置された荷重受けブロック70について詳述し、第2方向側に配置された荷重受けブロック70の詳しい説明を省略する。
【0034】
図7は、荷重受けブロック70の斜視図である。図8は、補強部材82の斜視図である。
図6から図8に示すように、荷重受けブロック70は、例えば、硬質樹脂で形成されたブロック本体81と、ブロック本体81に埋設された補強部材82と、を備える。
ブロック本体81は、ロータコア32のコア本体部32Aの軸方向の端面に重ねて配置される環状部81Aと、環状部81Aの外周面から放射方向に突出して、ロータコア32の各突極32Bの軸方向の端面に重ねて配置される4つの脚部81Bと、環状部81A及び脚部81Bの軸方向外側に一体に連結されて、環状部81Aから径方向外側に張り出す孔開き円板状の端部壁81Cと、を有する。
【0035】
4つの脚部81Bは、環状部81Aの外周上に等間隔に突出している。荷重受けブロック70(具体的には、ブロック本体81)は、軸方向視でロータコア32とほぼ重なる形状に形成されている。環状部81Aは、ロータコア32のコア本体部32Aの軸方向の端面に重ねて配置される。
【0036】
補強部材82は、例えば、金属材料で形成され、樹脂材に比べて強度の高い磁性部材である。補強部材82は、ブロック本体81のうち環状部81A及び4つの脚部81Bに、例えばインサート成形により一体に埋設されている。樹脂製のブロック本体81に金属製の補強部材82を埋設することにより、荷重受けブロック70の強度が高められている。
補強部材82の軸方向長さL3は、例えば、ブロック本体81の軸方向長さL4とほぼ同様に形成されている。補強部材82は、環状部81Aに埋設された4つの環状補強部82aと、4つの脚部81Bにそれぞれ埋設された4つの脚補強部82bと、を有する。補強部材82は、4つの環状補強部82a及び4つの脚補強部82bが一体に形成されている。
【0037】
環状補強部82aは、環状部81Aに沿って湾曲状に形成されている。4つの環状補強部82aは、周方向へ等間隔をあけて環状部81Aの内部に環状に埋設され、一部が凹部59(後述する)から外部に露出されている。
脚補強部82bは、隣接する環状補強部82aの端部から脚部81Bに沿って径方向外側へ突出された一対の突出部82cと、一対の突出部82cの径方向外側の端部を連結する湾曲部82dと、を有する。脚補強部82bは、一対の突出部82cと、湾曲部82dと、によりほぼU字状に形成されている。脚補強部82bは、脚部81Bの内部に埋設され、湾曲部82dが脚部81Bの径方向外端部に隣接して配置されている。
【0038】
図3図5図7に示すように、各荷重受けブロック70は、ロータコア32及び永久磁石33の回転軸線に沿う軸方向の各端面に重ねて配置されている。具体的には、第1方向側の荷重受けブロック70は、ロータコア32及び永久磁石33の第1方向側の各端面とマグネットカバー71のフランジ部71bとの間に配置される。また、第2方向側の荷重受けブロック70は、ロータコア32及び永久磁石33の第2方向側の各端面とマグネットカバー71のフランジ部71cとの間に配置される。
ここで、図3中の第1方向側のフランジ部71bがかしめフランジとなり、フランジ部71bのかしめ作業時に、かしめ荷重がフランジ部71b,71cを通して各荷重受けブロック70の脚部81Bによって受け止められる。
【0039】
荷重受けブロック70の4つの脚部81Bは、ロータコア32の各突極32Bの軸方向の端面に重ねて配置される。端部壁81Cは、ロータコア32の軸心Cから脚部81Bの先端部までの長さとほぼ同寸法の半径の円板形状(孔開き円板形状)に形成されている。端部壁81Cは、円周方向で隣接する脚部81Bの間の空間を脚部81Bの軸方向外側位置で閉塞する。
【0040】
荷重受けブロック70の環状部81Aの内周縁部のうち、各脚部81Bの延長上位置には、軸方向に略沿ってロータコア32側に向かって突出する係止爪74が一体に形成されている。係止爪74は、断面が略半円状に形成されている。係止爪74は、荷重受けブロック70がロータコア32及び永久磁石33の軸方向の各端面に組付けられたときに、ロータコア32の内周の逃げ溝73(係合部73a)に嵌合される。荷重受けブロック70は、各係止爪74が対応する逃げ溝73(係合部73a)に嵌合されることにより、ロータコア32との径方向の相対変位を規制される。
【0041】
また、荷重受けブロック70の各脚部81Bの基部寄りの側面には、一対の圧入突起76が形成されている。各圧入突起76は、軸方向に沿って延び、かつロータコア32に近接する側に向かって膨出高さが次第に低くなるように形成されている。
外周部に永久磁石33が配置されたロータコア32に対し、荷重受けブロック70が組付けられると、荷重受けブロック70の隣接する脚部81B間に各永久磁石33の端部33a,33bが挿入配置される。このとき、永久磁石33の対向側面(当接面)33fは圧入突起76に当接する。これにより、永久磁石33の周方向の変位が規制される。
【0042】
端部壁81C上の隣接する各脚部81Bの間の位置には、円形状の確認孔57が形成されている。確認孔57は、各永久磁石33の軸方向の端面と対向する位置に形成されている。このため、確認孔57は、荷重受けブロック70が、永久磁石33を保持したロータコア32とともにマグネットカバー71内に組付けられたときに、各永久磁石33の位置をロータ9の外部から目視確認し得る。本実施形態の場合、確認孔57は、各永久磁石33と一対一で対応するように4つ設けられている。
【0043】
また、荷重受けブロック70の軸方向外側の端部が、略円板状の端部壁81Cによって覆われている。荷重受けブロック70は、永久磁石33を保持したロータコア32とともにマグネットカバー71に挿入される。この状態で、例えばマグネットカバー71の端部(フランジ部71b)がかしめられると、マグネットカバー71の端部は、端部壁81Cの外周の全域を覆うように当該端部壁81Cにかしめ固定される。
【0044】
荷重受けブロック70の端部壁81Cは、マグネットカバー71の端部がかしめられたときに、端部壁81Cの外周全域に均一にかしめ荷重が作用するように軸方向外側の面が平坦に形成されている。これに対し、端部壁81Cの軸方向内側の面には、放射方向に延びる複数の補強リブ58が突設されている。
【0045】
また、荷重受けブロック70の環状部81Aには、端部壁81Cからの突出高さの低い凹部59が複数個所に形成されている。各凹部59は、環状部81Aのうちの、円周方向で隣り合う各脚部81Bの基端部間に配置されている。
【0046】
荷重受けブロック70は、マグネットカバー71内に組付けられる。この状態で、環状部81Aの軸方向内側の端面のうちの凹部59を除く領域と、各脚部81Bの軸方向内側の端面(図7にドットハッチで示す)とが、ロータコア32のコア本体部32Aと突極32Bの軸方向の端面に当接する。この状態で、補強部材82は、ロータコア32に近接した位置に配置される。なお、補強部材82をロータコア32に接触させてもよい。
【0047】
ここで、荷重受けブロック70の軸方向内側に突出する領域が、凹部59を挟んで周方向で4つのブロックに分離されている。このため、各ブロックの端面をロータコア32の軸方向の端面に正確に当接させるための成形型の調整を容易に行うことができる。
【0048】
図3図6図7に示すように、荷重受けブロック70のブロック本体81のうち環状部81A及び4つの脚部81Bに、例えば強度の高い金属製の補強部材82が埋設されている。また、補強部材82は、第1方向側の荷重受けブロック70がロータコア32及び永久磁石33の軸方向の端面に重ねて配置された状態で、永久磁石33の端部33aのうち突出側面33cに沿って設けられている。具体的には、突出側面33cの内周面33eに沿って補強部材82の環状補強部82aが設けられている。また、突出側面33cの対向側面33fに沿って補強部材82の脚補強部82bが設けられている。
荷重受けブロック70に補強部材82を備えた理由についての詳細は、後述する。
【0049】
<ロータの組付け>
ロータ9の組付けに際しては、最初に、ロータコア32の外周部に永久磁石33を配置し、その状態でロータコア32の軸方向の各端面に荷重受けブロック70を仮組みし、その状態でそのアッセンブリをマグネットカバー71内に挿入する。このとき、マグネットカバー71の一方のフランジ部71cは予め屈曲させて形成されている。
次に、この状態からマグネットカバー71の第1方向側の端縁にかしめを行い、塑性変形によってフランジ部71b(かしめフランジ)を形成するとともに、フランジ部71bを荷重受けブロック70の各脚部81Bの端面に圧接させる。この結果、ロータコア32と永久磁石33は、荷重受けブロック70とともにマグネットカバー71の内部に固定される。
【0050】
ここで、例えば、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出された、いわゆるオーバハング構造のロータ9は、磁気特性を上げてモータを小型化することができる。
一方、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出されている場合、マグネットカバー71の第1方向側の端縁のかしめに伴うかしめ荷重で永久磁石33に損傷や劣化が生じるおそれがある。
【0051】
そこで、前述したように、強度の高い補強部材82をブロック本体81に埋設することにより、荷重受けブロック70の強度を高く保つようにした。このため、マグネットカバー71の第1方向側の端縁のかしめに伴うかしめ荷重を各荷重受けブロック70の補強部材82で受け止めることができる。これにより、例えば、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出されたロータ9の場合でも、永久磁石33の端部33a,33bにかしめ荷重がかからないようにできる。
このように、マグネットカバー71の第1方向側の端縁のかしめ時に、マグネットカバー71からかかるかしめ荷重を荷重受けブロック70で緩和することができ、永久磁石33の損傷や劣化を防ぐことができる。
【0052】
さらに、荷重受けブロック70のブロック本体81に強度の高い補強部材82を埋設することにより、荷重受けブロック70の強度を高めるようにした。これにより、ブロック本体81(すなわち、荷重受けブロック70)の軸方向長さL4を小さく抑えることができ、荷重受けブロック70を薄型化できる。
加えて、補強部材82は一体に形成されている。よって、荷重受けブロック70の強度を好適に高めることができる。
【0053】
<ロータと回転軸>
上述のように構成されたロータ9は、図2に示すように、ロータコア32の軸芯孔69に回転軸31のウォーム軸44側と逆側の端部(一端部)が嵌合され、それによって回転軸31と一体に固定される。回転軸31は、ウォーム軸44側の端部(他端部)がロータコア32から第2方向に突出した状態で、ロータコア32に固定される。また、回転軸31は、ロータコア32を貫通して第1方向に突出されている。回転軸31は、ロータコア32と一体に回転する。回転軸31は、他端部に装着された軸受46,47によりギヤケース40に固定される。
【0054】
<第1実施形態の効果>
図3図6図7に示すように、第1実施形態のロータ9は、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出されている。このため、ロータコア32に対し突出した永久磁石33の端部33a,33bから磁束が軸方向に漏れて永久磁石33の有効磁束を使いきれないおそれがあり、モータ特性を十分に発揮することが難しかった。
そこで、第1実施形態のロータ9において、永久磁石33の端部33a,33bのうち、ロータコア32に接触する突出側面33c,33dに沿わせて補強部材(すなわち、磁性部材)82を設けた。よって、突出側面33c,33dの磁束を、補強部材82を経てロータコア32に導くことができ、突出側面33c,33dから軸方向に漏れる磁束を抑制できる。以下、突出側面33cから軸方向に漏れる磁束を抑制する例について詳述する。
【0055】
以下、第1実施形態のロータ9の有効磁束を図9に基づいて説明する。
図9は、縦軸を永久磁石33の有効磁束(μWb)とし、横軸を永久磁石33のロータコア32からの突出量(mm)としたときの永久磁石33の有効磁束の変化を示すグラフである。図9中、グラフG1は、第1実施形態のロータ9を示すグラフである。グラフG2は、比較例のロータを示すグラフである。
【0056】
図3図6図9に示すように、グラフG1はグラフG2に比べてロータ9の有効磁束を高くできることが確認できる。すなわち、第1実施形態のロータ9において、永久磁石33の端部33aのうち、ロータコア32に接触する突出側面33cに沿って磁性部材の補強部材82を設けた。このため、突出側面33cの磁束を、補強部材82を経てロータコア32に導くことができ、突出側面33cから軸方向に漏れる磁束を抑制できる。これにより、ロータ9の有効磁束を向上させることができ、モータ2(図2参照)を小型化することができる。
【0057】
また、第1実施形態のロータ9は、突出側面33cの内周面33eに沿って補強部材82の環状補強部82aが設けられている。ここで、永久磁石33の内周面33eにはロータコア32のコア本体部32Aの外周面が接触されている。このため、永久磁石33の端部33aの磁束を、環状補強部82aを経て効率よくロータコア32に導くことができる。これにより、突出側面33cの内周面33eから軸方向に漏れる磁束を良好に抑制できる。
【0058】
さらに、第1実施形態のロータ9は、突出側面33cの一対の対向側面33fに沿って補強部材82の脚補強部82bが設けられている。ここで、周方向に隣接する永久磁石33の間にはロータコア32の突極32Bが配置されている。すなわち、永久磁石33の一対の対向側面33fにはロータコア32の突極32Bが接触されている。
このため、永久磁石33の端部33aの磁束を、脚補強部82bを経てロータコア32に導くことができる。これにより、突出側面33cの一対の対向側面33fから漏れる磁束を良好に抑制できる。
加えて、脚補強部82bは、隣接する一対の突出部82cが湾曲部82dにより連結されている(図8参照)。このため、永久磁石33の端部33aの磁束を、湾曲部82dを経てロータコア32に導くことができる。これにより、突出側面33cの対向側面33fから漏れる磁束を一層良好に抑制できる。
【0059】
<変形例>
図10は、変形例のロータ90を永久磁石33の端部33aの位置で破断した断面図である。図11は、補強部材92の斜視図である。
変形例のロータ90は、第1実施形態の補強部材82を補強部材92に代えたもので、その他の構成は第1実施形態のロータ9と同様である。
補強部材92は、第1実施形態の補強部材82から湾曲部82dを除去したもので、その他の構成は補強部材82と同様である。すなわち、補強部材92は、環状補強部82aの両端に一対の突出部82cが形成された4つの補強部93に分割されている。
ロータ90によれば、補強部材92を備えることにより第1実施形態のロータ9と同様の作用、効果を奏することができる。
【0060】
次に、第2実施形態及び第3実施形態について説明する。なお、第2実施形態及び第3実施形態において第1実施形態と同一、類似の構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【0061】
[第2実施形態]
まず、図12から図17に基づいて、第2実施形態のロータ100を説明する。
図12は、ロータ100の縦断面図であり、図13は、図12のXIII-XIII線に沿う断面図である。図14は、荷重受けブロック102の斜視図である。図15は、補強部材103の斜視図である。図16は、図12のXVI-XVIに沿う断面での拡大断面図である。
【0062】
図12から図16に示すように、ロータ100は、第1実施形態の荷重受けブロック70を荷重受けブロック102に代えたもので、その他の構成は第1実施形態のロータ9と同様である。
荷重受けブロック102は、ブロック本体81と、補強部材103と、を備える。補強部材103は、例えば、金属材料で形成され、樹脂材に比べて強度の高い非磁性部材である。補強部材103は、ブロック本体81のうち端部壁81Cに、例えばインサート成形により一体に埋設されている。樹脂製のブロック本体81に金属製の補強部材103を埋設することにより、端部壁81C(すなわち、荷重受けブロック102)の強度が高められている。
【0063】
補強部材103は、端部壁81Cと同様に、中央に開口部を有する円板状に形成され、軸方向の板厚が端部壁81Cより小さく形成されている。補強部材103は、周方向へ等間隔に貫通孔105が形成されている。貫通孔105の周縁に沿って端部壁81Cの確認孔57が形成されている。
以下、第1方向側に配置された荷重受けブロック102について詳述し、第2方向側に配置された荷重受けブロック102の詳しい説明を省略する。
【0064】
補強部材103は、第1方向側の荷重受けブロック102がロータコア32及び永久磁石33の軸方向の端面に重ねて配置された状態で、永久磁石33の端部33aのうち突出端面33gに沿って設けられている。突出端面33gは、永久磁石33の端部33aのうち、フランジ部(すなわち、かしめフランジ)71bに対向する軸方向の端面である。
【0065】
<第2実施形態の効果>
ここで、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出されている場合、マグネットカバー71の第1方向側の端縁(すなわち、フランジ部71b)のかしめに伴うかしめ荷重で永久磁石33に損傷や劣化が生じるおそれがある。
そこで、ブロック本体81に強度の高い補強部材103を埋設することにより、荷重受けブロック102の強度を高く保つようにした。
【0066】
このため、マグネットカバー71の第1方向側の端縁のかしめに伴うかしめ荷重を各荷重受けブロック102の補強部材103で受け止めることができる。これにより、例えば、ロータコア32から軸方向に永久磁石33の端部33a,33bが突出されたロータ9の場合でも、永久磁石33の端部33a,33bにかしめ荷重がかからないようにできる。
このように、マグネットカバー71の第1方向側の端縁のかしめ時に、マグネットカバー71からかかるかしめ荷重を荷重受けブロック102で緩和することができ、永久磁石33の損傷や劣化を防ぐことができる。
【0067】
次に、第2実施形態の荷重受けブロック102の軸方向への変位量を図12図15図17に基づいて説明する。
図17は、第2実施形態の荷重受けブロック102の軸方向への変位量を比較例と比べたグラフである。図17において、縦軸は荷重受けブロックの変位量(mm)を示す。グラフG3は、第2実施形態の荷重受けブロック102の軸方向の変位量を示すグラフである。グラフG4は、比較例の荷重受けブロックの軸方向の変位量を示すグラフである。
【0068】
図12図15図17に示すように、ブロック本体81の端部壁81Cに強度の高い補強部材103を埋設することにより、荷重受けブロック102の強度を高めるようにした。このため、グラフG3及びグラフG4に示すように、第2実施形態の荷重受けブロック102の変位量を比較例に比べて小さく抑えることができることが確認できる。これにより、荷重受けブロック102の軸方向の厚さを薄型化できる。
【0069】
また、図12図16に示すように、ロータコア32から永久磁石33の端部33a,33bが突出されている。このため、永久磁石33の端部33a,33bから磁束が軸方向に漏れて永久磁石33の有効磁束を使いきれないおそれがあり、モータ特性を十分に発揮することが難しかった。
そこで、荷重受けブロック102の端部壁81Cに非磁性部材の補強部材103を埋設して、突出端面33gに沿わせて補強部材103を設けた。このため、図16に示すように、永久磁石33の端部33aから発生した磁束の流れを非磁性部材の補強部材103で遮ることにより、磁束がロータ100で閉ループを形成することを防止できる。これにより、永久磁石33の端部33aから漏れる磁束を抑制でき、モータ特性の劣化を防止できる。
【0070】
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の荷重受けブロックについて説明する。
第3実施形態の荷重受けブロックは、ブロック本体81と、第3実施形態の補強部材と、を備える。
第3実施形態の補強部材は、永久磁石33の突出側面33cに沿って設けられる第1実施形態の補強部材82と、永久磁石33の突出端面33gに沿って設けられる第2実施形態の補強部材103と、を備える。以下、第1実施形態の補強部材82を「第2補強部材(請求項における第2補強部材)82」、第2実施形態の補強部材103を「第1補強部材(請求項における第1補強部材)103」として説明する。
すなわち、第3実施形態の荷重受けブロックは、ブロック本体81に第2補強部材82及び第1補強部材103が、例えばインサート成形により一体に埋設されている。
【0071】
<第3実施形態の効果>
第3実施形態の構成によれば、永久磁石33の端部33aのうち、ロータコア32に接触する突出側面33cに沿って磁性部材の第2補強部材82を設けた。このため、突出側面33cの磁束を、第2補強部材82を経てロータコア32に導くことができる。これにより、突出側面33cから軸方向に漏れる磁束を抑制でき、有効磁束を向上させてモータ2を小型化することができる。
【0072】
また、永久磁石33の端部33aのうち、軸方向の突出端面33gに沿って非磁性部材の第1補強部材103を設けた。このため、永久磁石33の端部33aから発生した磁束の流れを非磁性部材の第1補強部材103で遮ることにより、磁束がロータ9で閉ループすることを防止できる。これにより、永久磁石33の端部33aから漏れる磁束を減らすことができ、モータ特性の劣化を防止できる。
【0073】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、モータ装置1は、車両のワイパー装置の駆動源として用いられる場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな電動機器に、上述のモータ装置1を適用することができる。
【符号の説明】
【0074】
1…モータ装置、2…モータ、3…減速部、4…コントローラ、5…モータケース、6…第1モータケース、6a…各開口部、7…第2モータケース、7a…各開口部、8…ステータ、9,90,100…ロータ、10…底部、11…コネクタ、16…外フランジ部、17…外フランジ部、20…ステータコア、21…コア本体部、22…ティース、23…インシュレータ、24…コイル、31…回転軸、32…ロータコア、32A…コア本体部、32B…突極、33…永久磁石、33a,33b…永久磁石の端部、33c,33d…突出側面、33e…内周面、33f…対向側面、33g…突出端面、40…ギヤケース、40a…開口部、40b…側壁、40c…底壁、41…減速機構、42…ギヤ収容部、43…開口部、44…ウォーム軸、45…ウォームホイール、46,47…軸受、48…出力軸、48a…スプライン、49…軸受ボス、52…リブ、57…確認孔、58…補強リブ、59…凹部、61…磁気検出素子、62…コントローラ基板、63…カバー、69…軸芯孔、70…荷重受けブロック、70,102…荷重受けブロック、71…マグネットカバー、71a…周壁部、71b…フランジ部(かしめフランジ)、71c…フランジ部、72…円弧面、73…溝、73a…係合部、74…係止爪、76…圧入突起、81…ブロック本体、81A…環状部、81B…脚部、81C…端部壁、82,92…補強部材(第2補強部材)、82a…環状補強部、82b…脚補強部、82c…突出部、82d…湾曲部、93…補強部、103…補強部材(第1補強部材)、105…貫通孔
図1
図2
図3
図4
図5
図6
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図8
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図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17