JP2007267575A - ロータの製造方法及び電動パワーステアリング用モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転機のトルクを低下させることなく、接着剤が固化する前のセグメント磁石の位置ずれを防止することが可能なロータの製造方法及び電動パワーステアリング用モータの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のロータ２０の製造方法によれば、セグメント磁石２４がロータシャフト２１の外周面に均等配置されてから接着剤が固化するまでの間、ロータシャフト２１の周方向で隣り合ったセグメント磁石２４，２４同士が互いの磁力で反発して周方向で等間隔に離れた状態に保持されるので、接着剤が固化する前のセグメント磁石２４の位置ずれを防止することができる。セグメント磁石２４はロータシャフト２１の外周面に均等配置されるから、このロータ２０を備えたモータ１０では、モータ特性が向上する。しかも、セグメント磁石２４の幅寸法を狭めてセグメント磁石２４，２４間の間隔を広げなくてもよいから、モータ１０のトルクを低下させることもない。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータシャフトの外周面の周方向に複数のセグメント磁石を間隔を開けて均等配置してなるロータの製造方法及び電動パワーステアリング用モータに関する。

従来のこの種のロータは、ロータシャフトの外周面の周方向で隣り合ったセグメント磁石同士が、互いに逆の磁極性となるように配置して接着剤で固定していた。なお、本発明に関連した先行技術文献は、見つけることができなかった。

ところが、上述した従来の製造方法では、隣り合ったセグメント磁石同士の間隔が狭すぎた場合に、それら隣り合ったセグメント磁石同士の互いの吸引力により、接着剤が固化する前にセグメント磁石の位置ずれが起きることがあった。

このような位置ずれを防ぐために、例えば、セグメント磁石の幅寸法を狭めてセグメント磁石同士の間隔を広げた場合には、モータのトルクが低下するという問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回転機のトルクを低下させることなく、接着剤が固化する前のセグメント磁石の位置ずれを防止することが可能なロータの製造方法及び電動パワーステアリング用モータの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るロータ（２０）の製造方法は、ロータシャフト（２１）の外周面の周方向に複数のセグメント磁石（２４）を間隔を開けて均等配置して接着剤で固定し、回転機（１０）のロータ（２０）を製造する製造方法において、周方向で並んだ全てのセグメント磁石（２４）を同一の磁極性になるように仮着磁する仮着磁工程と、それら仮着磁されたセグメント磁石（２４）をロータシャフト（２１）の外周面に均等配置後、接着剤が固化するまでの間、横隣のセグメント磁石（２４）同士を磁力によって反発させて、セグメント磁石（２４）を均等配置した状態に保持する接着待機工程と、接着剤が固化した後に、横隣のセグメント磁石（２４）が互いに逆の磁極性になるように本着磁を行って磁極性が異なるセグメント磁石（２４）が交互にロータシャフト（２１）の周方向に並んだ状態にする本着磁工程とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のロータ（２０）の製造方法において、ロータシャフト（２１）の周方向に均等配置される複数のセグメント磁石（２４）をロータシャフト（２１）の軸方向に複数群設け、ロータシャフト（２１）の軸方向で隣り合った各セグメント磁石群（２４Ｖ，２４Ｗ）のセグメント磁石（２４）同士を突き合わせておき、仮着磁工程では、ロータシャフト（２１）の軸方向で突き合わされたセグメント磁石（２４）同士が逆の磁極性になるように仮着磁を行い、本着磁工程では、ロータシャフト（２１）の軸方向で互いに突き合わされたセグメント磁石（２４）同士が同一の磁極性になるように本着磁を行うところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のロータ（２０）の製造方法において、接着待機工程では、異なる磁極性のセグメント磁石（２４）同士をロータシャフト（２１）の軸方向で突き合わすと共に、周方向に所定角ずらして配置するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のロータ（２０）の製造方法において、接着待機工程では、接着剤が固化するまでの間に、仮着磁された各セグメント磁石（２４）の磁力によりそれら各セグメント磁石（２４）をロータシャフト（２１）に吸着させておくところに特徴を有する。

請求項５の発明に係る電動パワーステアリング用モータ（１０）は、請求項１乃至４の何れかに記載のロータの製造方法で製造されたロータ（２０）を備えたところに特徴とを有する。

［請求項１の発明］
請求項１のロータの製造方法は、まず、セグメント磁石を同一の磁極性（詳細には、磁束の「方向」と「向き」が同一）になるように仮着磁し、次に、仮着磁されたセグメント磁石をロータシャフトの外周面に均等配置させる。すると、横隣の（ロータシャフトの周方向で隣り合った）セグメント磁石同士が磁力で反発して、接着剤が固化するまでの間、それらセグメント磁石が均等配置された状態に保持される。この状態で接着剤を固化させる。さらに、接着剤が固化した後に、本着磁を行って、磁極性の異なる（詳細には、磁束の「方向」は同一で「向き」が逆向き）セグメント磁石が交互にロータシャフトの周方向に並んだ状態にする。これで回転機のロータが完成する。

このように本発明によれば、接着剤が固化する前にセグメント磁石が位置ずれを起こすことを防止できる。即ち、複数のセグメント磁石をロータシャフトの外周面に間隔を開けて均等配置できるから、このロータが適用された回転機では、磁気特性（コギングトルクやトルクリップル等）が向上する。また、セグメント磁石の幅寸法を狭めることもないから、回転機のトルクを低下させることもない。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、ロータシャフトの軸方向で隣り合ったセグメント磁石群のセグメント磁石同士を突き合わせると、それらセグメント磁石同士が互いに磁力によって吸引し合うので、軸方向で突き合わされたセグメント磁石同士の間の隙間をなくすことができる。そして接着剤が固化した後で、ロータシャフトの軸方向で互いに突き合わされたセグメント磁石同士が同一の磁極性になるように本着磁を行えば、回転機のロータが完成する。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、ロータに段スキューを設けることができるので、このロータが適用された回転機ではコギングトルクを低減することが可能となる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、セグメント磁石がロータシャフトの外周面に吸着されるので、接着剤が固化するまでの間に、セグメント磁石がロータシャフトから脱落することを確実に防止できる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、電動パワーステアリング用モータのコギングトルクが小さくなり、操舵フィーリングの向上が図られる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るモータ１０（詳細には、電動パワーステアリング用のブラシレスモータ）の断面図が示されている。同図に示すように、このモータ１０のステータ１１に備えたステータコア１２には、内側に向けて複数（例えば１２）のティース１３が備えられ、それら隣り合ったティース１３，１３同士の間がスロット１４になっている。そして、各ティース１３に巻回されたコイル１５が、スロット１４内に収まっている。

一方、モータ１０のロータ２０に備えたロータシャフト２１は、円筒状をなしたロータコア２１Ｒの中心にロータ芯部材２１Ｓを貫通してなる。ロータコア２１Ｒは、例えば複数の珪素鋼板を積層してなる。図２に示すように、ロータコア２１Ｒの軸方向における中間部分には複数（例えば、１４個）のセグメント磁石２４がそれぞれ固着されている。

各セグメント磁石２４は、例えば希土類焼結部材で構成された永久磁石であり、例えば、円柱体を縦割り２分割した形状になっている。具体的には、図３に示すように、セグメント磁石２４は、ロータシャフト２１を中心とした同心の円弧面を内面２４Ａとして備えており、その反対側の外面２４Ｂは、ロータシャフト２１の外周面から外側に膨出した半円弧面となっている。さらに、セグメント磁石２４の軸方向の両端面２４Ｃ，２４Ｃは、ロータシャフト２１の中心軸と直交する平坦面になっている。

図４（Ｂ）に示すように、各セグメント磁石２４は、例えばロータ２０の径方向に磁路が向くように着磁している。そして、その径方向の内側（内面２４Ａ側）から外側（外面２４Ｂ側）に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４（以下、適宜、「セグメント磁石２４Ｓ」という）と、逆に、その径方向の外側から内側に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４（以下、適宜、「セグメント磁石２４Ｎ」という）とがロータ２０の周方向に交互に並べられている。

本実施形態のモータ１０の構造は以上である。次に、本実施形態のモータ１０の製造方法について説明する。まず、セグメント磁性体（図示せず）に仮着磁を行って、同一の磁極性を備えたセグメント磁石２４を製造する。具体的には、例えば、セグメント磁石２４は、内面２４Ａから外面２４Ｂに向かってＳＮ極となるように着磁しておく。以上が本発明の「仮着磁工程」である。

次に、ロータコア２１Ｒの外周面とセグメント磁石２４の内面のうちの少なくとも何れか一方に、例えば、熱硬化性の接着剤を塗布する。

次いで、ロータコア２１Ｒの内側にワーク回転ツール３０の回転軸３１を挿入嵌合し、ワーク回転ツール３０によりロータコア２１Ｒを所定角度ずつ回転させながら、把持ツール３５によってセグメント磁石２４をロータコア２１Ｒの外周面に等間隔に配置していく。このとき、セグメント磁石２４は、その磁力によってロータコア２１Ｒの外周面に吸着するから、ロータコア２１Ｒが回転してセグメント磁石２４が下側になっても脱落することはない（図２を参照）。これにより、ロータコア２１Ｒの外周面に所定数（本実施形態では１４個）のセグメント磁石２４が等間隔に均等配置される。

ここで、ロータコア２１Ｒの横隣の（周方向で隣り合った）セグメント磁石２４，２４同士は互いの磁力によって反発するので、各セグメント磁石２４はロータシャフトの外周面の周方向に等間隔に離されて均等配置された状態に保持される（図４（Ａ）の状態）。以上が本発明の「接着待機工程」である。

ロータコア２１Ｒの外周面にセグメント磁石２４を均等配置したら、その状態で炉に入れて、セグメント磁石２４とロータコア２１Ｒとの間の接着剤を固化させ、セグメント磁石２４をロータコア２１Ｒに固定する。

セグメント磁石２４を固定したら、それらセグメント磁石２４に対して本着磁を行う。即ち、図４（Ｂ）に示すように、着磁ヨーク５０を各セグメント磁石２４の外面２４Ｂに宛がい、着磁ヨーク５０に巻回された着磁用コイル５１を励磁する。このとき、内面から外面に向かって磁束が貫通する着磁ヨーク５０（図４（Ｂ）の右側の着磁ヨーク５０）と、外面から内面に向かって磁束が貫通する着磁ヨーク５０（図４（Ｂ）の左側の着磁ヨーク５０）とがロータ２０の周方向に交互に並ぶように各着磁ヨーク５０の着磁用コイル５１に通電する。これにより、異なる磁極性のセグメント磁石２４、即ち、内面２４Ａから外面２４Ｂに向かってＮＳ極となったセグメント磁石２４Ｓと、ＳＮ極となったセグメント磁石２４Ｎとがロータコア２１Ｒの外周面の周方向に交互に配置される。以上が本発明の「本着磁工程」である。

そして、図１に示すようにモータハウジング１６に収容されたステータ１１内に、ロータ２０を挿入すると共に、そのロータ２０のロータシャフト２１を図示しないベアリングにて軸支して、モータ１０の製造が完了する。

本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、セグメント磁石２４がロータシャフト２１（詳細には、ロータコア２１Ｒ）の外周面に均等配置されてから接着剤が固化するまでの間、ロータシャフト２１の周方向で隣り合ったセグメント磁石２４，２４同士が互いの磁力で反発して、周方向で等間隔に離れた状態に保持されるので、接着剤が固化する前のセグメント磁石２４の位置ずれを防止することができる。そして、セグメント磁石２４はロータシャフト２１の外周面に均等配置されるから、このロータ２０を備えたモータ１０では、モータ特性（コギングトルクやトルクリップル等）が向上する。特に、電動パワーステアリング用モータにこのロータ２０を備えれば、操舵フィーリングの向上が図られる。しかも、従来のようにセグメント磁石２４の幅寸法を狭めてセグメント磁石２４，２４間の間隔を広げなくてもよいから、モータ１０のトルクを低下させることもない。また、例えば、ロータシャフト２１を大径化することでセグメント磁石２４，２４の間隔を広げるとモータ１０が大型化するが、本実施形態の製造方法であれば、そのようなことも防げる。

さらに、仮着磁によってセグメント磁石２４に付与される磁力を調節すれば、セグメント磁石２４，２４同士の間隔を従来のものより狭めて均等配置することも可能である。これにより、モータ１０の小型化やトルクの向上を図ることができる。

［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態を示す。本実施形態のロータ２０では、ロータシャフト２１の周方向に均等配置される複数のセグメント磁石２４をロータシャフト２１の軸方向に複数群備えている。同図に示すように、一方側（同図の左側）の全セグメント磁石２４（以下、これを、「一方のセグメント磁石群２４Ｖ」という）と、他方側（同図の右側）の全セグメント磁石２４（以下、これを、「他方のセグメント磁石群２４Ｗ」という）とは、幅方向の中心線Ｌが一直線上に配置されており、軸方向で突き合わされた端面同士が接合している。なお、同図では、各セグメント磁石２４の外面２４Ｂ側に備えた磁極が示されており、内面２４Ａ側は逆の磁極を備えている。その他の構成については上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

次に、本実施形態のロータ２０の製造方法について説明する。まず、図示しないセグメント磁性体に仮着磁を行ってセグメント磁石２４を製造する。具体的には、一方のセグメント磁石群２４Ｖは、内面２４Ａから外面２４Ｂに向かってＳＮ極となるように着磁しておき、他方のセグメント磁石群２４Ｗは内面２４Ａから外面２４Ｂに向かってＮＳ極となるように着磁しておく。以上が本発明の「仮着磁工程」である。

次に、ロータコア２１Ｒの外周面と各セグメント磁石２４の内面２４Ａのうちの少なくとも何れか一方に、熱硬化性の接着剤を塗布しておく。

次いで、ワーク回転ツール３０によってロータコア２１Ｒを所定角度ずつ回転させながら、把持ツール３５によってセグメント磁石２４をロータコア２１Ｒの外周面に等間隔に配置していく。例えば、まず、一方のセグメント磁石群２４Ｖをロータコア２１Ｒの外周面に均等配置する。次いで、他方のセグメント磁石群２４Ｗをロータコア２１Ｒの外周面に均等配置するが、このとき、他方のセグメント磁石群２４Ｗのセグメント磁石２４Ｓと、一方のセグメント磁石群２４Ｖのセグメント磁石２４Ｎとが周方向にずれないようにして、各端面同士を突き合わせておく。

すると、ロータコア２１Ｒの外周面の周方向で隣り合ったセグメント磁石２４，２４同士は、互いの磁力によって反発して等間隔に離れた状態に保持されると共に、ロータコア２１Ｒの軸方向で突き合わされたセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓ同士は、互いの磁力によって吸引し合い、その突き合わされた一端面同士が接合する。これにより、一方のセグメント磁石群２４Ｖと他方のセグメント磁石群２４Ｗとの間の隙間をなくすことができる。以上が本発明の「接着待機工程」である。

この状態で接着剤を固化させて、全てのセグメント磁石２４をロータコア２１Ｒに固定したら、それらセグメント磁石２４に対して上記第１実施形態と同様にして本着磁を行う。これにより、ロータコア２１Ｒの軸方向に並んで接合した２つのセグメント磁石２４，２４の磁極性が同一にされると共に、ロータコア２１Ｒの周方向に均等配置されたセグメント磁石２４が交互に異なる磁極性となる。以上が本発明の「本着磁工程」である。

本実施形態によれば、上記第１実施形態と同等の効果を奏すると共に、ロータ２０の軸方向で並んだセグメント磁石２４，２４同士を隙間なく接合することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）接着待機工程では、図６（Ａ）に示すように、ロータシャフト２１の軸方向で並んだ異なる磁極性のセグメント磁石２４Ｓ，２４Ｎ同士を、軸方向で突き合わすと共に周方向に所定角ずらして配置しておき、本着磁工程では、同図（Ｂ）に示すように、所定角ずれて接合した２つのセグメント磁石２４，２４の磁極性を同一にすると共に、ロータコア２１Ｒの周方向に均等配置されたセグメント磁石２４が交互に異なる磁極性となるように着磁を行ってもよい。これにより、ロータ２０に、所謂、段スキューが設けられるので、このロータ２０を備えたモータ１０（回転機）では、コギングトルクの向上が図られる。

（２）上記実施形態では、セグメント磁石２４をロータコア２１Ｒの外周面に配置してから接着剤が固化するまでの間、セグメント磁石２４をその磁力によりロータコア２１Ｒの外周面に吸着させていたが、ロータコア２１Ｒの外周面側を、セグメント磁石２４の内面２４Ａ側の磁極性と逆の磁極性になるように着磁しておき、ロータコア２１Ｒとセグメント磁石２４の相互の吸引力により吸着させるようにすれば、セグメント磁石２４の脱落をより確実に防止できる（図７（Ａ）を参照）。

また図７（Ｂ）に示すように、ワーク回転ツール３０に備えた回転軸３１を永久磁石で構成して、その永久磁石とセグメント磁石２４との相互の吸引力によりセグメント磁石２４をロータコア２１Ｒの外周面に吸着させてもよい。

（３）上記第２実施形態では、一方のセグメント磁石群２４Ｖをロータコア２１Ｒの外周面に配置してから、他方のセグメント磁石群２４Ｗの配置を行っていたが、一方と他方のセグメント磁石群２４Ｖ，２４Ｗを同時にロータコア２１Ｒの外周面に配置していってもよい。

（４）ロータシャフト２１の軸方向に並んだセグメント磁石群は、３つ以上でもよい。

（５）上記実施形態では、セグメント磁石２４をロータコア２１Ｒの外周面に配置する場合に、ロータコア２１Ｒの中心にワーク回転ツール３０の回転軸３１を挿入嵌合してロータコア２１Ｒを回転させていたが、ロータコア２１Ｒにロータ芯部材２１Ｓを圧入してロータシャフト２１を形成しておき、ロータ芯部材２１Ｓの一端部をワーク回転ツール３０の回転中心に形成された固定孔（図示せず）に嵌合させてロータシャフト２１を回転させてもよい。

本発明の第１実施形態に係るモータの断面図 セグメント磁石を均等配置する過程におけるロータコアの斜視図 セグメント磁石が均等配置されたロータコアの拡大斜視図 （Ａ）接着待機工程におけるロータコアの平面図、（Ｂ）本着磁工程におけるロータコアの平面図 （Ａ）接着待機工程におけるロータコアの側面図、（Ｂ）本着磁工程後のロータコアの側面図 （Ａ）接着待機工程におけるロータコアの側面図、（Ｂ）本着磁工程後のロータコアの側面図 他の実施形態（２）に係る接着待機工程におけるロータコアの平面図

符号の説明

１０ モータ
２０ ロータ
２１ ロータシャフト
２１Ｒ ロータコア
２４ セグメント磁石
２４Ｖ，２４Ｗ セグメント磁石群

Claims (5)

1. ロータシャフトの外周面の周方向に複数のセグメント磁石を間隔を開けて均等配置して接着剤で固定し、回転機のロータを製造する製造方法において、
   前記周方向で並んだ全ての前記セグメント磁石を同一の磁極性になるように仮着磁する仮着磁工程と、
   それら仮着磁されたセグメント磁石を前記ロータシャフトの外周面に均等配置後、前記接着剤が固化するまでの間、横隣の前記セグメント磁石同士を磁力によって反発させて、前記セグメント磁石を均等配置した状態に保持する接着待機工程と、
   前記接着剤が固化した後に、横隣の前記セグメント磁石が互いに逆の磁極性になるように本着磁を行って磁極性が異なるセグメント磁石が交互に前記ロータシャフトの周方向に並んだ状態にする本着磁工程とを備えたことを特徴とするロータの製造方法。
2. 前記ロータシャフトの周方向に均等配置される前記複数のセグメント磁石を前記ロータシャフトの軸方向に複数群設け、前記ロータシャフトの軸方向で隣り合った各セグメント磁石群の前記セグメント磁石同士を突き合わせておき、
   前記仮着磁工程では、前記ロータシャフトの軸方向で突き合わされたセグメント磁石同士が逆の磁極性になるように仮着磁を行い、
   前記本着磁工程では、前記ロータシャフトの軸方向で互いに突き合わされた前記セグメント磁石同士が同一の磁極性になるように本着磁を行うことを特徴とする請求項１に記載のロータの製造方法。
3. 前記接着待機工程では、異なる磁極性のセグメント磁石同士を前記ロータシャフトの軸方向で突き合わすと共に、周方向に所定角ずらして配置することを特徴とする請求項２に記載のロータの製造方法。
4. 前記接着待機工程では、接着剤が固化するまでの間に、仮着磁された各セグメント磁石の磁力によりそれら各セグメント磁石を前記ロータシャフトに吸着させておくことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のロータの製造方法。
5. 前記請求項１乃至４の何れかに記載のロータの製造方法で製造されたロータを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
   

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