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特許7383561ロータ、モータ、及び、ロータの製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-10
(45)【発行日】2023-11-20
(54)【発明の名称】ロータ、モータ、及び、ロータの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/276 20220101AFI20231113BHJP
   H02K 21/14 20060101ALI20231113BHJP
   H02K 1/278 20220101ALI20231113BHJP
【FI】
H02K1/276
H02K21/14 M
H02K1/278
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020088362
(22)【出願日】2020-05-20
(65)【公開番号】P2021182839
(43)【公開日】2021-11-25
【審査請求日】2022-11-28
(73)【特許権者】
【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】小島 直希
(72)【発明者】
【氏名】大堀 竜
(72)【発明者】
【氏名】米川 孝二
(72)【発明者】
【氏名】藤生 勝
(72)【発明者】
【氏名】金井 猛
【審査官】保田 亨介
(56)【参考文献】
【文献】特開平06-105505(JP,A)
【文献】特開2016-092861(JP,A)
【文献】特開2001-218403(JP,A)
【文献】特開2019-140888(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K1/17
1/27-1/2798
15/03
21/00-21/48
(57)【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、
回転軸と、
前記回転軸が同軸に固定されたロータコアと、
前記ロータコアの外周部に配置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、前記回転軸の回転軸線に沿う軸方向の端部に径方向内側に屈曲したフランジ部を有する略筒状のマグネットカバーと、
前記ロータコアの軸方向の端面と前記フランジ部の間に配置されて、前記フランジ部と前記ロータコアに当接する荷重受けブロックと、を備え、
前記荷重受けブロックは、
前記回転軸の回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記ロータコアの軸方向の端面に当接する複数の脚部と、
複数の前記脚部の前記ロータコアと逆側の軸方向の端部に連結された略円板状の端部壁と、を有し、
前記端部壁の軸方向外側の端面のうちの前記脚部と軸方向で重なる位置には、前記回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記フランジ部が当接する複数の荷重受けリブが配置され、
前記フランジ部の径方向内側の縁部は、径方向内側の端部を前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面から離間させる形状とされていることを特徴とするロータ。
【請求項2】
前記フランジ部の径方向内側の縁部には、径方向の内側端が前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面から離間する方向に反る湾曲形状部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロータ。
【請求項3】
前記端部壁の軸方向外側の端面のうちの隣接する前記荷重受けリブの間には、前記フランジ部が当接しない非接触部が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロータ。
【請求項4】
前記マグネットカバーは、
前記ロータコアと前記荷重受けブロックの外周を覆う周壁部と、
前記周壁部の軸方向の端部から径方向内側に屈曲して延びる前記フランジ部と、を備え、
前記周壁部と前記フランジ部の間の角部には、軸方向外側に突出する凸形状部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロータ。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のロータと、
前記ロータの外周側に配置されて、磁界を発生するステータと、を備えていることを特徴とするモータ。
【請求項6】
請求項1に記載のロータの製造方法であって、
前記ロータコアの外周部に複数の前記永久磁石を配置するとともに、前記ロータコアの軸方向の端部に前記荷重受けブロックを組付ける工程と、
前記荷重受けブロック、前記ロータコア、及び、複数の前記永久磁石を前記マグネットカバーの周壁部内に圧入する工程と、
前記フランジ部を前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面に押圧する工程と、
有することを特徴とするロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータ、モータ、及び、ロータの製造方法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、永久磁石を有するロータが配置されたものがある。この種のモータに用いられるロータの永久磁石の配置方式として、ロータコアの外周部に永久磁石を配置するもの(SPM:Surface Permanent Magnet)がある。
【0003】
この方式を採用したロータでは、ロータコアの外周部に複数の永久磁石が組付けられ、その状態でロータコアと永久磁石の外側が略筒状のマグネットカバーによって覆われている。マグネットカバーは、略筒状の周壁内にロータコアと永久磁石を配置した後に、軸方向(回転軸線に沿う方向)の端部がロータコアの端部に固定されている。
【0004】
マグネットカバーの軸方向の端部の固定手段としては、マグネットカバーの端縁に予め折り曲げ片を設けておき、その折り曲げ片を折り曲げてロータコアの端面の孔や窪み部に係止させるもの(例えば、特許文献1参照。)や、かしめによるもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2008-295140号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マグネットカバーの端縁に折り曲げ片を設け、その折り曲げ片をロータコアの端面の孔や窪み部に係止したロータにおいては、ロータコアと永久磁石に対するマグネットカバーの組付け作業が容易になる反面、組付け強度の面では、かしめによるものに劣る。
【0007】
しかし、かしめによってマグネットカバーをロータコアに固定したロータにおいては、マグネットカバーの端縁をかしめる際に、大きなかしめ荷重が永久磁石に伝達され易い。そして、かしめ作業の際に、マグネットカバーのかしめ部を通して永久磁石に大きなかしめ荷重が伝達されると、永久磁石に損傷や劣化が生じることが懸念される。
【0008】
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未然に防止することができるロータ、モータ、及び、ロータの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明に係るモータは、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係るモータは、ステータの磁界を受けて回転するロータであって、回転軸と、前記回転軸が同軸に固定されたロータコアと、前記ロータコアの外周部に配置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、前記回転軸の回転軸線に沿う軸方向の端部に径方向内側に屈曲したフランジ部を有する略筒状のマグネットカバーと、前記ロータコアの軸方向の端面と前記フランジ部の間に配置されて、前記フランジ部と前記ロータコアに当接する荷重受けブロックと、を備え、前記荷重受けブロックは、前記回転軸の回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記ロータコアの軸方向の端面に当接する複数の脚部と、複数の前記脚部の前記ロータコアと逆側の軸方向の端部に連結された略円板状の端部壁と、を有し、前記端部壁の軸方向外側の端面のうちの前記脚部と軸方向で重なる位置には、前記回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記フランジ部が当接する複数の荷重受けリブが配置され、前記フランジ部の径方向内側の縁部は、径方向内側の端部を前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面から離間させる形状とされていることを特徴とする。
【0010】
本発明に係るモータは、ロータと、前記ロータの外周側に配置されて、磁界を発生するステータと、を備え、前記ロータは、回転軸と、前記回転軸が同軸に固定されたロータコアと、前記ロータコアの外周部に配置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、前記回転軸の回転軸線に沿う軸方向の端部に径方向内側に屈曲したフランジ部を有する略筒状のマグネットカバーと、前記ロータコアの軸方向の端面と前記フランジ部の間に配置されて、前記フランジ部と前記ロータコアに当接する荷重受けブロックと、を備え、前記荷重受けブロックは、前記回転軸の回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記ロータコアの軸方向の端面に当接する複数の脚部と、複数の前記脚部の前記ロータコアと逆側の軸方向の端部に連結された略円板状の端部壁と、を有し、前記端部壁の軸方向外側の端面のうちの前記脚部と軸方向で重なる位置には、前記回転軸線を中心とした放射方向に延び、前記フランジ部が当接する複数の荷重受けリブが配置され、前記フランジ部の径方向内側の縁部は、径方向内側の端部が前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面から離間する形状とされていることを特徴とする。
【0011】
本発明に係るロータの製造方法は、ロータコアの外周部に複数の永久磁石を配置するとともに、前記ロータコアの軸方向の端部に荷重受けブロックを組付ける工程と、前記荷重受けブロック、前記ロータコア、及び、複数の前記永久磁石をマグネットカバーの周壁部内に圧入する工程と、前記フランジ部を前記荷重受けブロックの軸方向外側の端面に押圧する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係るロータは、ロータコアの軸方向の端面とマグネットカバーのフランジ部の間に荷重受けブロックが配置されているため、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未然に防止することができる。
また、本発明に係るロータは、フランジ部の径方向内側の縁部が、径方向内側の端部を荷重受けブロックの軸方向外側の端面から離間させる形状とされている。このため、マグネットカバーの組付け時に、マグネットカバーのフランジ部が荷重受けブロックの端面方向に傾斜し、その状態でフランジ部に荷重受けブロック方向の押し付け荷重が入力されても、フランジ部の径方向内側の端部が荷重受けブロックの端面に当接するのを回避することができる。したがって、本発明に係るロータを採用した場合には、マグネットカバーの組付け時に、荷重受けブロックの損傷や摩耗粉の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】実施形態の駆動装置の斜視図。
図2】実施形態の駆動装置の図1のII-II線に沿う断面図。
図3】第1実施形態のロータの斜視図。
図4】第1実施形態のロータの図3のIV-IV線に沿う断面図。
図5】第1実施形態のロータの分解斜視図。
図6】第1実施形態のロータのマグネットカバーを取り去った斜視図。
図7】第1実施形態のロータのマグネットカバーを取り去った平面図。
図8】第1実施形態の荷重受けブロックの斜視図。
図9】第1実施形態のマグネットカバーの斜視図。
図10】第1実施形態のマグネットカバーの図9のX-X線に沿う断面図。
図11】第1実施形態のロータの図4のXI部の拡大図。
図12】第1実施形態のロータの図11のXII部に対応する部分の組付け作業途中の状態を示す断面図。
図13】第2実施形態のロータの斜視図。
図14】第2実施形態のロータの分解斜視図。
図15】第2実施形態のロータの組付け作業途中の状態を示す斜視図。
図16】第2実施形態のロータの図15のXVI-XVI線に沿う断面図。
図17】第3実施形態のロータの斜視図。
図18】第3実施形態の荷重受けブロックの斜視図。
図19】第3実施形態のロータの図17のXIX-XIX線に沿う断面図。
図20】第3実施形態のロータの図19のXX部に対応する部分の組付け作業途中の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する各実施形態では共通部分に同一符号を付し、重複する説明を一部省略するものとする。
【0015】
(駆動装置)
図1は、車両に用いられる駆動装置1の斜視図である。図2は、駆動装置1の図1のII-II線に沿う断面図である。
駆動装置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、駆動装置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、を備えている。
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Cの方向に沿う方向を意味し、単に「周方向」と言う場合は、回転軸31の周方向を意味するものとする。また、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。
【0016】
(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、を備えている。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。
【0017】
(モータケース)
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が駆動装置1のケーシングを構成している。
【0018】
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ている。
【0019】
(ステータ)
ステータ8は、積層した鋼板(電磁鋼板)から成るステータコア20と、ステータコア20に巻回される複数のコイル24と、を備えている。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、を有している。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。
【0020】
(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ている。ロータ9は、回転軸31と、回転軸31が同軸に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4図5等参照。)と、を備えている。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。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。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は後に説明する。
【0021】
(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、を備えている。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。
【0022】
ギヤケース40の頂壁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。
【0023】
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、を備えている。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。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。
【0024】
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。
【0025】
(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を有している。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。
【0026】
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。
【0027】
(第1実施形態のロータの詳細構造)
図3は、ロータ9の斜視図であり、図4は、ロータ9の図3のIV-IV線に沿う断面図である。また、図5は、ロータ9の分解斜視図である。図6図7は、後述するマグネットカバー71を取り去ったロータ9の斜視図と平面図である。
ロータ9は、回転軸31(図3図7では図示省略)と、回転軸31が同軸に固定されたロータコア32と、ロータコア32の外周部に配置された4つの永久磁石33と、ロータコア32の軸方向の一端側と他端側にそれぞれ配置された一対の荷重受けブロック70A,70B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70A,70B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、を備えている。
なお、各荷重受けブロック70A,70Bについて軸方向外側とは、軸方向のうちのロータコア32の配置される側と逆側を意味するものとする。
【0028】
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、を有している。
【0029】
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。本実施形態では、コア本体部32aの外周面は、ロータ9の軸心(回転軸線C)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の間には、永久磁石33が組付けられる。
【0030】
本実施形態では、永久磁石33は軸方向視で略円弧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(回転軸線C)から径方向外側の端部までの距離が、ロータ9の軸心(回転軸線C)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。
【0031】
各永久磁石33の軸方向の長さは、図4に示すように、ロータコア32の軸方向長さよりも長くなるように形成されている。本実施形態の場合、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、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突出するように設定されている。
【0032】
また、ロータコア32(コア本体部32a)の内周面には、図5に示すように、ロータ9の軸心(回転軸線C)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70A,70Bの係止爪74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、回転軸31が圧入固定される。
【0033】
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、を有している。なお、図5に示す斜視図では、周壁部71aの軸方向の他端部にフランジ部71cが造形される前の状態が示されている。
【0034】
周壁部71aの内側には、永久磁石33を保持したロータコア32が一対の荷重受けブロック70A,70Bとともに配置される。永久磁石33を保持したロータコア32は、軸方向の一端側と他端側に荷重受けブロック70A,70Bをそれぞれ組付けた状態で、周壁部71aの内側に圧入される。このとき、周壁部71aの一端側のフランジ部71bは、周壁部71aの一端側に予め曲げ形成されている。周壁部71aの他端側のフランジ部71cは、周壁部71aの内側にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bが圧入された後にかしめによって造形される。
【0035】
図8は、荷重受けブロック70A,70Bの斜視図である。図8(A)は、一方の荷重受けブロック70Aを軸方向外側(ロータコア32の配置される側と逆側)から見た斜視図であり、図8(B)は、他方の荷重受けブロック70Bを軸方向内側(ロータコア32の配置される側)から見た斜視図である。
一方の荷重受けブロック70Aと他方の荷重受けブロック70Bは同形状に形成されている。両者は、表裏を反転させた状態でロータコア32の軸方向の一端側と他端側とに組付けられている。
【0036】
荷重受けブロック70A,70B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70aと、環状部70a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70bと、環状部70a及び脚部70bの軸方向外側に一体に連結された孔開き円板状の端部壁70cと、を有している。4つの脚部70bは、回転軸31の回転軸線Cを中心とした放射方向に延び、環状部70aの外周上に等間隔に突出している。両荷重受けブロック70A,70Bは、例えば、硬質樹脂によって形成されている。
【0037】
各荷重受けブロック70A,70Bは、ロータコア32の軸方向の端面に重ねて組付けられ、ロータコア32の軸方向の端面とマグネットカバー71のフランジ部71b,71cとの間に配置される。荷重受けブロック70A,70Bは、マグネットカバー71の周壁部71aの内側にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bが圧入された後にフランジ部71b,71cがかしめられるときに、各フランジ部71b,71cに入力されるかしめ荷重を受け止める。
【0038】
さらに説明すると、マグネットカバー71の周壁部71aに、フランジ部71bと逆側の端部からロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bが圧入されると、軸方向に沿う圧入荷重によって周壁部71aのフランジ部71b側の端部が延び変形し、その結果、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が軸方向外側に盛り上がるように膨出変形する。このため、他方のフランジ部71cをかしめによって造形する前に、一方のフランジ部71bの径方向外側の縁部55を軸方向外側から押さえ治具91によって押圧し、径方向外側の縁部55の膨出部分を平坦に戻すように矯正する(塑性変形させる)。この後、マグネットカバー71の周壁部71aの他端側に図示しないかしめ治具によってかしめ荷重を印加する。これらの工程の間に各フランジ部71b,71cに加わったかしめ荷重(押圧荷重)は荷重受けブロック70A,70Bによって受け止められる。
【0039】
各荷重受けブロック70A,70Bの4つの脚部70b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。各荷重受けブロック70A,70Bの端部壁70cは、ロータコア32の軸心(回転軸線C)から脚部70b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70cは、円周方向で隣接する脚部70bの間の空間を軸方向外側で閉塞する。
【0040】
各荷重受けブロック70A,70Bの環状部70aの内周縁部のうちの、各脚部70b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、荷重受けブロック70A,70Bがロータコア32の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)に嵌合されるようになっている。荷重受けブロック70A,70B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との径方向及び周方向の相対変位を規制される。
【0041】
また、荷重受けブロック70A,70Bの各脚部70bの周方向に臨む側面には、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70A,70Bが組付けられると、荷重受けブロック70A,70Bの隣接する脚部70b間に各永久磁石33の端部が挿入配置される。このとき、永久磁石33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70c上の隣接する各脚部70bの間の領域には、円形状の確認孔57が形成されている。確認孔57は、荷重受けブロック70A,70B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ように各永久磁石33の軸方向の端面と対向する位置に形成されている。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】
本実施形態のロータ9の場合、荷重受けブロック70A,70Bの軸方向外側の端部に略円板状の端部壁70cが配置されている。このため、荷重受けブロック70A,70B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内に圧入され、その状態でマグネットカバー71の端部(フランジ部71b,71c)がかしめられると、端部壁70cの径方向外側の縁部はフランジ部71b,71cによって軸方向から押さえ込まれる。
【0044】
各荷重受けブロック70A,70Bの端部壁70cには、隣接する脚部70bの間の領域を補強するための複数の補強リブ58が形成されている。補強リブ58は、端部壁70cの軸方向内側の面に、放射方向に延びるように形成されている。
【0045】
図9は、周壁部71aの軸方向の他端側にフランジ部71cを造形する前のマグネットカバー71の斜視図である。図10は、マグネットカバー71の図9のX-X線に沿う断面図である。
図9図10に示す状態では、周壁部71aの軸方向の一端側にフランジ部71bが曲げ形成されている。フランジ部71bの径方向外側の縁部55は、周壁部71aの外周面に対して略直交するように径方向内側にストレートに延びている。これに対し、フランジ部71bの径方向内側の縁部には湾曲形状部35が形成されている。湾曲形状部35は、フランジ部71bの径方向内側の端部71b-1(内周端部)が、荷重受けブロック70A(端部壁70c)の軸方向外側の端面から離間する方向に反るように形成されている。換言すると、フランジ部71bの径方向内側の縁部は、荷重受けブロック70A(端部壁70c)の軸方向外側の端面に臨む側の面が湾曲面となるように形成されている。
なお、本実施形態では、フランジ部71bの径方向内側の縁部に湾曲形状部35が形成されているが、径方向内側の縁部の形状は、フランジ部71bの径方向内側の端部71b-1を荷重受けブロック70A(端部壁70c)の軸方向外側の端面から離間させることができる形状であれば、一部に直線部がある形状等の他の形状であっても良い。
【0046】
図11は、ロータ9の図4のXI部の拡大図である。また、図12は、ロータ9の図11のXII部に対応する部分の組付け作業途中の状態を示す断面図である。
マグネットカバー71の周壁部71aの内側にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bが圧入されるときには、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が圧入荷重によって図12に示すように軸方向外側に膨出変形する。このため、マグネットカバー71の周壁部71aの内側にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入した後には、フランジ部71bの径方向外側の縁部55の膨出変形を矯正するために、押さえ治具91がフランジ部71bの径方向外側の縁部55に軸方向外側から押し当てられる。
【0047】
ここで、上述のようにフランジ部71bの径方向外側の縁部55が圧入荷重によって軸方向外側に膨出変形すると、フランジ部71bは、図12に示すように、径方向内側の縁部が荷重受けブロック70Aの軸方向外側の端面の側に向くように傾斜する。このとき、フランジ部71bは、径方向内側の縁部の湾曲形状部35の凸状の湾曲面が荷重受けブロック70A(端部壁70c)の軸方向外側の端面に対向している。このため、押さえ治具91からフランジ部71bの径方向外側の縁部55に押圧荷重が入力されると、フランジ部71bの径方向内側の縁部が湾曲形状部35で荷重受けブロック70A(端部壁70c)の軸方向の端面に押し付けられる。
【0048】
こうして、押さえ治具91からフランジ部71bに押圧荷重が入力されつづけると、湾曲形状部35の凸状の湾曲面が荷重受けブロック70A(端部壁70c)の端面上を滑りつつ、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が図12中の仮想線で示すように塑性変形する。これにより、フランジ部71bの径方向外側の縁部55は、荷重受けブロック70A(端部壁70c)の端面に沿うように形状を矯正される。この間、フランジ部71bの径方向内側の端部71b-1は、荷重受けブロック70A(端部壁70c)の端面から離間しているため、端部71b-1のコーナ部分が荷重受けブロック70Aの端面に対して大きな力で押し付けられることがない。
【0049】
(ロータの製造方法)
ロータ9の製造時(組立時)には、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の軸方向の一端側と他端側とに荷重受けブロック70A,70Bを組付ける。
次に、そのアッセンブリをマグネットカバー71の周壁部71aに圧入する。このとき、マグネットカバー71の一方のフランジ部71bは、径方向外側の縁部55が周壁部71aに対して略直角となるように予め屈曲させておく。
この後、マグネットカバー71のフランジ部71bの径方向外側の縁部55を、押さえ治具91によって軸方向に押圧する。これにより、フランジ部71bの径方向内側の縁部(湾曲形状部35)が荷重受けブロック70Aの軸方向外側の端面に押圧され、フランジ部71bの径方向外側の縁部55(膨出部分)が荷重受けブロック70Aの端面に沿うように形状を矯正される。
次に、マグネットカバー71の軸方向の他方の端縁にかしめ治具によってかしめを行い、塑性変形によってフランジ部71cを造形するとともに、フランジ部71cを荷重受けブロック70Bの端部壁70c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70A,70Bとともにマグネットカバー71の内部に固定される。
【0050】
(第1実施形態のロータによる効果)
本実施形態のロータ9は、ロータコア32の軸方向の各端面とマグネットカバー71のフランジ部71b,71cの間に荷重受けブロック70A,70Bが配置されている。このため、ロータ9の製造時に、マグネットカバー71のフランジ部71b,71cをかしめる際に、大きな荷重が永久磁石33に直接入力されて、永久磁石33に損傷や劣化が生じるのを未然に防止することができる。
【0051】
さらに、本実施形態のロータ9は、マグネットカバー71のフランジ部71bの径方向内側の縁部が、径方向内側の端部71b-1を荷重受けブロック70Aの軸方向外側の端面から離間させる形状とされている。このため、マグネットカバー71の組付け時に、マグネットカバー71のフランジ部71bが荷重受けブロック70Aの端面方向に傾斜し、その状態でフランジ部71bに荷重受けブロック70Aの方向に押圧荷重が入力されても、フランジ部71bの径方向内側の端部71b-1が荷重受けブロック70Aの端面に押し付けられるのを回避することができる。
したがって、本実施形態のロータ9を採用した場合には、マグネットカバー71の組付け時に、荷重受けブロック70Aに損傷が生じたり、摩耗粉が発生したりするのを抑制することができる。
【0052】
また、本実施形態のロータ9は、径方向内側の端部71b-1が荷重受けブロック70Aの軸方向外側の端面から離間する方向に反るように、フランジ部71bの径方向内側の縁部に湾曲形状部35が形成されている。このため、フランジ部71bが荷重受けブロック70Aの端面に押し付けられたときに、湾曲形状部35の凸状の湾曲面を荷重受けブロック70Aの端面に当接させることができる。そして、フランジ部71bが押さえ治具91に押圧されてフランジ部71bの傾斜姿勢が変化するときには、フランジ部71bと荷重受けブロック70Aの端面との間の滑り抵抗を低く維持することができる。
したがって、本実施形態のロータ9を採用した場合には、フランジ部71bの径方向外側の縁部55の膨出部分をスムーズに矯正することができるとともに、矯正作業に伴う荷重受けブロック70Aの損傷や摩耗をより抑制することができる。
【0053】
(第2実施形態のロータの詳細構造)
つづいて、第2実施形態のロータの詳細構造について説明する。
図13は、ロータ109の斜視図であり、図14は、ロータ109の分解斜視図である。
本実施形態のロータ109は、基本的な構成は第1実施形態のものとほぼ同様であるが、マグネットカバー71の一部の形状が第1実施形態のものと異なっている。
【0054】
マグネットカバー71は、第1実施形態と同様に周壁部71aの軸方向の一端側と他端側にフランジ部71b,71cが形成されている。一端側のフランジ部71bは周壁部71aの端部から径方向内側に屈曲して延びるように予め形成され、他端側のフランジ部71cは、周壁部71aの内部にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入した後にかしめによって造形される。
【0055】
図15は、ロータ109の組付け作業途中の状態を示す斜視図であり、図16は、ロータ109の図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。
図15図16に示すように、本実施形態のマグネットカバー71は、周壁部71aと一端側のフランジ部71bの間の角部に、軸方向外側に突出する凸形状部53が形成されている。凸形状部53は、フランジ部71bの外周に沿うように環状に形成されている。マグネットカバー71の周壁部71a内にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入すると、図15図16に示すように、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が軸方向外側に膨出する。このため、周壁部71a内にロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入した後には、フランジ部71bの径方向外側の縁部55の膨出部分を矯正するために、図16に示すように、膨出部分が押さえ治具91によって押圧される。このとき、周壁部71aとフランジ部71bの間の角部に予め凸形状部53が形成されているため、フランジ部71bの径方向外側の縁部55は、押さえ治具91から軸方向の押圧荷重を受けても径方向外側に拡径変形しにくい。
なお、本実施形態のマグネットカバー71の場合も、第1実施形態と同様に、フランジ部71bの径方向内側の縁部には湾曲形状部35が形成されている。また、フランジ部71bの径方向内側の端部71b-1は、荷重受けブロック70Aの軸方向外側の端面に対し離間している。
【0056】
(第2実施形態のロータによる効果)
本実施形態のロータ109は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
【0057】
また、本実施形態のロータ109は、マグネットカバー71の周壁部71aとフランジ部71bの間の角部に、軸方向外側に突出する凸形状部53が形成されている。このため、ロータ109の組付け時に、フランジ部71bの径方向外側の縁部55の膨出形状を矯正する際に、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が拡径変形するのを抑制することができる。したがって、本実施形態のロータ109を採用した場合には、マグネットカバー71のフランジ部71bによって周壁部71a内のロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを安定して固定することができる。
【0058】
(第3実施形態のロータの詳細構造)
次に、第3実施形態のロータの詳細構造について説明する。
図17は、本実施形態のロータ209の斜視図である。
本実施形態のロータ209は、基本的な構成は第1実施形態のものとほぼ同様であるが、軸方向の一端側に配置される荷重受けブロック270Aの構造が第1実施形態のものと異なっている。
【0059】
図18は、荷重受けブロック270Aの斜視図である。また、図19は、ロータ209の図17のXIX-XIX線に沿う断面図であり、図20は、ロータ209の図19のXX部に対応する部分の組付け作業中の状態を示す断面図である。
荷重受けブロック270Aは、ロータコア32のコア本体部の軸方向の端面に重ねて配置される環状部70aと、環状部70aの外周面から放射方向に突出して、ロータコア32の各突極の軸方向の端面に重ねて配置される4つの脚部70bと、環状部70a及び脚部70bの軸方向外側に一体に連結された孔開き円板状の端部壁70cと、を有している。4つの脚部70bは、回転軸31の回転軸線Cを中心とした放射方向に延びている。
【0060】
端部壁70cの軸方向外側の端面には、回転軸線Cを中心として放射方向に延びる4つの荷重受けリブ38aと、4つの荷重受けリブ38aの径方向内側の端部を環状に連結する環状リブ38bと、が突設されている。環状リブ38bは、端部壁70cの内周縁部に沿って配置されている。荷重受けリブ38aと環状リブ38bは、端部壁70cの軸方向外側の端面に一定高さに突出して形成されている。荷重受けリブ38aは、端部壁70cの軸方向外側の端面のうちの、4つの脚部70bと軸方向で重なる位置(脚部70bを軸方向に投影した位置)に形成されている。各荷重受けリブ38aの軸方向外側の端面には、マグネットカバー71のフランジ部71bが当接する。環状リブ38bは、端部壁70cの軸方向外側の端面のうちの、環状部70aと軸方向で重なる位置(環状部70aを軸方向に投影した位置)に形成されている。また、端部壁70cの軸方向外側の端面のうちの、隣接する荷重受けリブ38aに挟まれた略扇形状の領域は、荷重受けリブ38aや環状リブ38bに対して相対的に窪み、フランジ部71bに対して非接触となる非接触部39とされている。
【0061】
本実施形態の場合も、ロータ209の組付けの際に、マグネットカバー71の周壁部71aにロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入するときには、図20に示すように、フランジ部71bの径方向外側の縁部55が圧入荷重によって軸方向外側に膨出変形する。このため、ロータコア32と荷重受けブロック70A,70Bを圧入した後には、フランジ部71bの径方向外側の縁部55の膨出変形を矯正するために、フランジ部71bの径方向外側の縁部55を軸方向外側から押さえ治具91によって押圧する。
【0062】
このとき、フランジ部71bは、径方向内側の縁部が端部壁70cの軸方向外側の端面の側に向くように傾斜しているため、押さえ治具91から荷重が入力されると、径方向内側の湾曲形状部35の湾曲面が端部壁70cの軸方向外側の端面に押し当てられる。このとき、端部壁70cの軸方向外側の端面には、放射方向に延びる複数の荷重受けリブ38aが突設されているため、フランジ部71bの湾曲形状部35は、複数の荷重受けリブ38aに当接し、他の部位に対しては非接触となる。このため、押さえ治具91からフランジ部71bに荷重が入力されると、フランジ部71bは湾曲形状部35が複数の荷重受けリブ38aの上を摺動しつつ、径方向外側の縁部55が端部壁70cの端面に沿うように塑性変形する。このとき、荷重受けブロック270Aは、複数の荷重受けリブ38aを通して軸方向の肉厚の厚い複数の脚部70bで入力荷重を受け止める。また、このとき、端部壁70cの端面のうちの隣接する荷重受けリブ38aの間の非接触部39には入力荷重が直接入力されることがない。
また、フランジ部71bが押さえ治具91からの押圧荷重を受け、湾曲形状部35が当接姿勢を変化させつつ荷重受けリブ38a上を摺動する際には、湾曲形状部35から荷重受けリブ38aの径方向内側に伝達された荷重は環状リブ38bと環状部70aによって受け止められる。
【0063】
(第3実施形態のロータによる効果)
本実施形態のロータ209は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
【0064】
また、本実施形態のロータ209は、荷重受けブロック270Aの端部壁70cの端面のうちの脚部70bと軸方向で重なる位置に、フランジ部71bが当接する複数の荷重受けリブ38aが配置されている。このため、ロータ209の組付けの際に、フランジ部71bの径方向外側の縁部の膨出部分を矯正するときに、フランジ部71bから荷重受けブロック270Aに入力される押圧荷重を軸方向の肉厚の厚い脚部70bによって受け止めることができる。したがって、本実施形態のロータ209Aを採用した場合には、ロータ209Aの組付け時に、荷重受けブロック270A上の強度の低い部分に押圧荷重が入力されて、荷重受けブロック270Aの一部に損傷や劣化が生じるのを未然に防ぐことができる。
【0065】
特に、本実施形態のロータ209では、荷重受けブロック270Aの端部壁70cのうちの、隣接する荷重受けリブ38aの間にフランジ部71bが当接しない非接触部39が設けられている。このため、ロータ209の組付けの際に、フランジ部71bの膨出部分を矯正するときに、フランジ部71bから荷重受けブロック270Aに入力される押圧荷重が端部壁70c上の軸方向の肉厚の薄い部分に直接入力されるのを防ぐことができる。したがって、本実施形態のロータ209Aを採用した場合には、荷重受けブロック270Aの周縁部の一部に損傷や劣化が生じるのをより確実に防止することができる。
【0066】
なお、本発明は上記の実施形態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の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【0067】
1…駆動装置、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…開口部、7…第2モータケース、7a…開口部、8…ステータ、9,109,209…ロータ、10…底部、11…コネクタ、16,17…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、35…湾曲形状部、38a…荷重受けリブ、38b…環状リブ、39…非接触部、40…ギヤケース、40a…開口部、40b…側壁、40c…頂壁、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…軸受、47…軸受、48…出力軸、48a…スプライン、49…軸受ボス、52…リブ、53…凸形状部、55…径方向外側の縁部、57…確認孔、58…補強リブ、61…磁気検出素子、62…コントローラ基板、63…カバー、70A,70B,270A…荷重受けブロック、70a…環状部、70b…脚部、70c…端部壁、71…マグネットカバー、71a…周壁部、71b…フランジ部、71b-1…径方向内側の端部、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、91…押さえ治具、C…回転軸線。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
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