JP2005080346A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータにおいて、固定子を構成するマグネットホルダの内側に、回転子を挿入容易にすること。
【解決手段】 電動モータ３０において、固定子３５を構成するマグネットホルダ３７の軸方向でマグネット収容区画３７Ａを外方に対して塞ぎ、回転子４１が挿入される入口側となる端壁３７Ｂの外方に臨む端面の内周角に面取り部６０を設けたもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置等に用いて好適な電動モータに関する。

電動モータとして、特許文献１に記載の如く、固定子の内側に、回転軸に固定された回転子を挿入し、回転軸の軸端をヨークに設置してある軸受に支持してなるものがある。固定子は、筒状のヨークに筒状のマグネットホルダを内挿し、マグネットホルダの筒断面に窓状のマグネット収容区画を形成し、このマグネット収容区画にマグネットを収容して保持する。回転子は、回転軸に挿着されるコアにコイルを巻回して形成される。
特開2000-324766

特許文献１の電動モータでは、固定子を構成するマグネットホルダの軸方向の両端に設けられる端壁で、マグネット収容区画を外方に対して塞ぎ、マグネット収容区画内で欠けたマグネットの小片がマグネットホルダの外界に飛散することを防止する必要がある。このため、マグネットホルダの端壁の内径は、そのマグネット収容区画に収容されているマグネットの内面と面一又はより小径に設定される。

他方、マグネットの内面は、モータ性能上、回転子のコア外径とできるだけ近接する必要がある。

従って、マグネットホルダの端壁の内径は、回転子のコア外径により近接するものとなる。このことは、電動モータの組立て時に、固定子を構成するマグネットホルダの内側に、回転子を挿入しようとするとき、回転子のコア外径がマグネットホルダの端壁の外端面の内周角にぶつかり易く、挿入しづらいことを意味する。

本発明の課題は、電動モータにおいて、固定子を構成するマグネットホルダの内側に、回転子を挿入容易にすることにある。

請求項１の発明は、固定子の内側に、回転軸に固定された回転子を挿入し、回転軸の軸端をヨークに設置してある軸受に支持し、固定子が、筒状のヨークに筒状のマグネットホルダを内挿し、マグネットホルダの筒断面にマグネットの厚みに略等しい窓状のマグネット収容区画を形成し、このマグネット収容区画にマグネットを収容して保持し、回転子が、回転軸に挿着されるコアにコイルを巻回して形成されてなる電動モータにおいて、マグネットホルダの軸方向でマグネット収容区画を外方に対し塞ぎ、回転子が挿入される入口側となる端壁の外方に臨む端面の内周角に面取り部を設けたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記マグネットホルダの面取り部が、面取り角度Ｋを10度〜45度、面取り長さＬを1〜4mmとするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置である。

ａ 固定子を構成するマグネットホルダの端壁の外端面の内周角に面取り部を設けた。従って、電動モータの組立て時に、マグネットホルダの内側に回転子のコアを挿入しようとするとき、マグネットの内径と略等しいマグネットホルダの端壁の内径を回転子のコア外径に近接せしめたものであっても、回転子のコア外径はマグネットホルダの端壁の面取り部にガイドされてスムースに挿入されて回転中心に位置決めできる。

また、マグネットの内面と略面一をなすマグネットホルダの端壁の内周面から拡径する面取り部を開口させることができるので、限られたスペース内（マグネットの厚みに相当）で極力大きな面取りを確保できる。

ｂ マグネットホルダの端壁によりマグネット収容区画を外方に対して塞ぎ、マグネット収容区画内で万一欠けたマグネットの小片がマグネットホルダの外界に飛散することを防止すべく、マグネットホルダの端壁の内径をマグネット収容区画に収容されているマグネットの内面と略面一に設定する状態下で、マグネットホルダの端壁の内径を上述ａにより、回転子のコア外径に可及的に近接すれば、マグネットの内面を、回転子のコア外径に可及的に近接できることになり、モータ性能を低下させることはない。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図、図５は図４のV−V線に沿う軸受ホルダ兼ブラシホルダを示す断面図、図６は軸受ホルダ兼ブラシホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、図７はマグネットホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は端面図、図８は図７（Ｂ）のVIII部を拡大して示す断面図、図９は図７（Ａ）のIX部を拡大して示す断面図、図１０は電動モータの組立手順を示し、（Ａ）はヨーク組立体を示す断面図、（Ｂ）は回転軸組立体を示す断面図、（Ｃ）は全組立体を示す断面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６をギヤハウジング１１に左右動可能に支持している。ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸１６は、一端をラックガイド１８Ａに、他端を軸受１８Ｂに摺動自在に支持される。そして、ラック軸１６の中間部には左右のタイロッド１９Ａ、１９Ｂが連結される。

ギヤハウジング１１には、図３に示す如く、電動モータ３０のモータケース３１が固定され、電動モータ３０の回転軸３２にはトルクリミッタ２０を介してアシスト軸２１が結合され、アシスト軸２１はボールベアリング等の軸受２１Ａ、２１Ｂによりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸２１の中間部にウォームギヤ２２を一体に備え、このウォームギヤ２２に噛合うウォームホイール２３をピニオン軸１４の中間部に固定してある。電動モータ３０の発生トルクは、ウォームギヤ２２とウォームホイール２３の噛合い、ピニオン１５とラック１６Ａの噛合いを介してラック軸１６に操舵アシスト力となって付与され、運転者がステアリング軸１２に付与する操舵力をアシストする。

トルクリミッタ２０は、電動モータ３０の回転軸３２に結合される接続体２０Ａと、アシスト軸２１に結合される接続体２０Ｂとを含む摩擦板式トルクリミッタである。電動パワーステアリング装置１０の通常使用されるトルク（リミットトルクより小なるトルク）では、トルクリミッタ２０の摩擦力により回転軸３２とアシスト軸２１を滑りなく結合し続け、他方、タイヤが操舵中に縁石に乗り上げる等により、ラック軸１６のストロークが急停止せしめられたときの電動モータ３０の慣性トルクがトルクリミッタ２０の摩擦力を越える衝撃トルク（リミットトルク以上のトルク）に対しては、回転軸３２をアシスト軸２１に対してスリップさせ、電動モータ３０のトルクをアシスト軸２１の側に伝達させないように機能する。

また、アシスト軸２１はハウジング１１に対し、軸方向の双方向に弾性支持され、電動パワーステアリング装置１０の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸２１に作用する過大推力を吸収可能とする。具体的には、アシスト軸２１のための軸受２１Ａ、２１Ｂの外輪をギヤハウジング１１に固定し、アシスト軸２１を軸受２１Ａ、２１Ｂの内輪に隙間嵌めする。そして、アシスト軸２１にフランジ２５、２６を設け、フランジ２５と軸受２１Ａの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ａを、フランジ２６と軸受２１Ｂの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ｂを介装する。即ち、弾性変形具２７Ａ、２７Ｂは、アシスト軸２１への装填状態で、一定の予圧縮量（一定の衝撃緩和性能）をもって組込まれ、結果としてアシスト軸２１を軸方向の双方向に弾性支持する。

ここで、電動モータ３０は以下の如くに構成される。
電動モータ３０は、図３〜図５に示す如く、モータケース３１と軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３（図６）がボルト３４でギヤハウジング１１に固定され、回転軸３２をモータケース３１と軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３のそれぞれに設けたボールベアリング等からなる軸受３１Ａ、３３Ａで支持している。

そして、電動モータ３０は、固定子３５を有する。固定子３５は、モータケース３１を構成する鉄等の磁性材料により形成される有底筒状のヨーク３６と、ヨーク３６に内挿されて内周の周方向複数位置にマグネット収容区画３７Ａを形成する絶縁性樹脂材料により形成された筒状体からなるマグネットホルダ３７と、マグネットホルダ３７のマグネット収容区画３７Ａに収容されて位置決め保持されるマグネット３８と、マグネットホルダ３７に位置決め保持されたマグネット３８の内側に圧入される非磁性材料の極薄板により成形されたマグネットカバー３９とからなる。

尚、ヨーク３６は、筒状体の底部に軸受３１Ａのための凹状支持部３６Ａを備える。マグネットホルダ３７は、図７、図８に示す如く、筒状体の両端の端壁３７Ｂと、筒状体の周方向複数位置に配置されて両端壁３７Ｂ、３７Ｂをつなぐリブ３７Ｃとを有し、両端壁３７Ｂとリブ３７Ｃに囲まれる筒断面内の空間をマグネット３８の厚みに略等しいマグネット収容区画３７Ａとする。端壁３７Ｂは、マグネットホルダ３７の軸方向でマグネット収容区画３７Ａを外方に対して塞ぐ。マグネット３８、マグネットカバー３９は各マグネット収容区画３７Ａの扇形空間に対し半径方向の外方から挿着される。マグネット３８はマグネットホルダ３７の周方向に沿う両側部を各リブ３７Ｃの側面にて支持される。マグネットカバー３９はマグネットホルダ３７の周方向に沿う両側部を、マグネット３８の内面側で、各リブ３７Ｃの側面の半径方向の内方側の拡幅部Ｒ面に載せられて支持される。

また、電動モータ３０は、固定子３５の内側に挿入されて回転軸３２に固定される回転子４１を有する。回転子４１は、回転軸３２の外周に設けられるアマチュアコア４２にコイル４２Ａを巻回して形成されるとともに、コンミテータ４３を備える。

また、電動モータ３０は、軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３に保持され、回転子４１のコンミテータ４３に接触せしめられるブラシ４４を有する。ブラシ４４は、ピグテール（リード線）４５の一端が接続され、このピグテール４５の他端にターミナル４６が接続される。軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は給電コネクタ４７を一体に有し、給電コネクタ４７にターミナル挿入孔４８を備える。ブラシ４４に接続された上述のターミナル４６はターミナル挿入孔４８に挿入されて固定化される。

電動モータ３０は、給電コネクタ４７に相手コネクタ（不図示）を取付けることにより、相手コネクタの給電端子をターミナル４６に嵌合する等の状態で接続し、ブラシ４４に給電可能にする。電動モータ３０は、ブラシ４４から回転子４１のコンミテータ４３を経てアマチュアコア４２に給電されると、アマチュアコア４２の磁力線が固定子３５のマグネット３８で発生している磁界を切ることにより、回転子４１が回転する。

しかるに、軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は図６に示す如くに構成される。
軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、給電コネクタ４７を一体成形した、絶縁性プラスチック材料からなる射出成形体である。軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側にヨーク３６（モータケース３１）をＯリング５１Ａを伴なってインロー結合するとともに、短円筒体５１の他端側にギヤハウジング１１をＯリング５１Ｂを伴なってインロー結合し、ヨーク３６とギヤハウジング１１の間に挟持され、ボルト３４によりヨーク３６と軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３とギヤハウジング１１の３者を同軸結合可能とする。

また、軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側の周方向特定位置（本実施形態では２位置）に係合凹部５２を形成し、マグネットホルダ３７の一方の端面にて外周に沿って設けた円弧状の係合凸部３７Ｄをこの係合凹部５２に係合させることにより、マグネットホルダ３７が位置決めする固定子３５のマグネット３８に対する、軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３が保持するブラシ４４の位置ずれをなくし、電動モータ３０の回転性能が正転方向と逆転方向で異なるものになることを回避する。

軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、ヨーク３６の内部とギヤハウジング１１の内部とを仕切る仕切壁５３を短円筒体５１の内部に設け、この仕切壁５３の中央部に、回転軸３２のためのボールベアリング等からなる前述の軸受３３Ａを備える。

軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、仕切壁５３のコンミテータ４３に臨む端面をホルダ面５３Ａとし、このホルダ面５３Ａ上の周方向複数位置（例えば左右２位置）にブラシ保持部５４を設け、各ブラシ保持部５４に左右のブラシ４４のそれぞれをスライド可能に挿入するための貫通孔５５を形成したケース体５７が組付けられる。貫通孔５５はブラシ４４をコンミテータ４３の側にスライド突出可能に納めてこれを位置決め保持する。軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３は、貫通孔５５に挿入したブラシ４４をバックアップ支持し、ブラシ４４を貫通孔５５の先端開口から突出させてコンミテータ４３に押接せしめるブラシスプリング５６を付帯して備える。尚、図４は２個のブラシ保持部５４のうち、１個のブラシ保持部５４にブラシ４４とブラシスプリング５６を組込み、残りの１個のブラシ保持部５４にはブラシ４４だけを組込んだ組込過程状態を示すものである。

以下、電動モータ３０において、固定子３５と回転子４１の組付性を向上するため、マグネットホルダ３７に設けた構造について説明する。

固定子３５のマグネットホルダ３７において、図７、図９に示す如く、回転子４１が組込みの際に挿入されて入口側となる端壁３７Ｂの外方に臨む端面の内周角Ａに面取り部６０を設けた。面取り部６０は、回転子４１のコア４２の挿入先端側となる外周角Ｂをガイドする。

面取り部６０は、図９に示す如くの斜め面取りとし、面取り角度Ｋを10〜45度、より好適には20度、面取り長さＬを1〜4mm、より好適には2mmとするのが良い。

電動モータ１０の組立手順は以下の如くになる（図１０）。
(1)固定子３５のヨーク３６（モータケース３１）に軸受３１Ａを装填するとともに、マグネット３８とマグネットカバー３９が収められたマグネットホルダ３７を内挿する（図１０（Ａ））。

(2)回転子４１が固定された回転軸３２を、軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３の軸受３３Ａに挿し込む（図１０（Ｂ））。回転軸３２の軸受３３Ａから突出した端部にトルクリミッタ２０を設ける。

(3)上述(1)のマグネットホルダ３７の内側に、上述(2)の回転子４１を挿入し、回転軸３２の端部をヨーク３６の軸受３１Ａに挿し込み、ヨーク３６（モータケース３１）の開口部を軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３の短円筒体５１の一端側にインロー結合する（図４（Ｃ））。このとき、回転子４１のコア４２の外周角Ｂをマグネットホルダ３７の端壁３７ｂの内周角Ａの面取り部６０にてガイドする。

(4)軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３の短円筒体５１の他端側にギヤハウジング１１をインロー結合する。ヨーク３６（モータケース３１）と軸受ホルダ兼ブラシホルダ３３とギヤハウジング１１の３者をボルト３４により締結する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
ａ 固定子３５を構成するマグネットホルダ３７の端壁３７Ｂの外端面の内周角Ａに面取り部６０を設けた。従って、電動モータ３０の組立て時に、マグネットホルダ３７の内側に回転子４１のコア４２を挿入しようとするとき、マグネット３８の内径と略等しいマグネットホルダ３７の端壁３７Ｂの内径を回転子４１のコア４２の外径に近接せしめたものであっても、回転子４１のコア４２の外径はマグネットホルダ３７の端壁３７Ｂの面取り部６０にガイドされてスムースに挿入されて回転中心に位置決めできる。

また、マグネット３８の内面と略面一をなすマグネットホルダ３７の端壁の内周面から拡径する面取り部６０を開口させることができるので、限られたスペース内（マグネット３８の厚みに相当）で極力大きな面取りを確保できる。

ｂ マグネットホルダ３７の端壁３７Ｂによりマグネット収容区画３７Ａを外方に対して塞ぎ、マグネット収容区画３７Ａ内で万一欠けたマグネット３８の小片がマグネットホルダ３７の外界に飛散することを防止すべく、マグネットホルダ３７の端壁３７Ｂの内径をマグネット収容区画３７Ａに収容されているマグネット３８の内面と略面一に設定する状態下で、マグネットホルダ３７の端壁３７Ｂの内径を上述ａにより、回転子４１のコア４２の外径に可及的に近接すれば、マグネット３８の内面を、回転子４１のコア４２外径に可及的に近接できることになり、モータ性能を低下させることはない。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、面取り部６０としてはＲ面取り、又は、斜め面取りとＲ面取りの組合わせでも良い。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図である。 図５は図４のV−V線に沿う軸受ホルダ兼ブラシホルダを示す断面図である。 図６は軸受ホルダ兼ブラシホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図である。 図７はマグネットホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は端面図である。 図８は図７（Ｂ）のVIII部を拡大して示す断面図である。 図９は図７（Ａ）のIX部を拡大して示す断面図である。 図１０は電動モータの組立手順を示し、（Ａ）はヨーク組立体を示す断面図、（Ｂ）は回転軸組立体を示す断面図、（Ｃ）は全組立体を示す断面図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
３０ 電動モータ
３１Ａ 軸受
３２ 回転軸
３５ 固定子
３６ ヨーク
３７ マグネットホルダ
３７Ａ マグネット収容区画
３７Ｂ 端壁
３８ マグネット
４１ 回転子
４２ コア
４２Ａ コイル
６０ 面取り部

Claims (3)

1. 固定子の内側に、回転軸に固定された回転子を挿入し、回転軸の軸端をヨークに設置してある軸受に支持し、
   固定子が、筒状のヨークに筒状のマグネットホルダを内挿し、マグネットホルダの筒断面にマグネットの厚みに略等しい窓状のマグネット収容区画を形成し、このマグネット収容区画にマグネットを収容して保持し、
   回転子が、回転軸に挿着されるコアにコイルを巻回して形成されてなる電動モータにおいて、
   マグネットホルダの軸方向でマグネット収容区画を外方に対し塞ぎ、回転子が挿入される入口側となる端壁の外方に臨む端面の内周角に面取り部を設けたことを特徴とする電動モータ。
2. 前記マグネットホルダの面取り部が、面取り角度Ｋを10度〜45度、面取り長さＬを1〜4mmとする請求項１に記載の電動モータ。
3. 請求項１又は２に記載の電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置。
   

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