JP4549225B2 - アクチュエータ用モータ - Google Patents

Description

本発明は、開閉体や移動体を駆動するアクチュエータ用モータに関し、さらに詳しくは、例えば自動車等の車両に開閉自在に設けられている跳ね上げ式の後部ドア、あるいは側面ドアやルーフに設けられているスライド窓を、自動で開放動作させるアクチュエータに使用するアクチュエータ用モータに関する。

従来、自動車の側面に設けたスライドドアをモータで開閉させるドア開閉装置は、例えば、特許文献１により知られている。また、ガススプリングとモータの駆動力により、バックドアを開閉するようにしたドア開閉装置も、特許文献２により知られている。

これらのドア開閉装置において使用されているアクチュエータ用の小形モータの中には、有底円筒形に形成された筒状ケース内に環状の界磁用の永久磁石を組み込んだものがある。この構造の場合、従来は、永久磁石の外周面にエポキシ系の接着剤を塗布し、これを、キャップ状に形成されているヨークの内側に挿入させ、接着剤により固定していた。
特開平１１−７２３９５号公報 特開２００４−１７５２１１号公報（図９参照）

しかし、従来のモータの構造では、次のような問題点があった。
（ａ）組立時において、まず接着剤を塗布し、次に永久磁石を挿入し、さらに加熱乾燥させるという三段階の処理を必要とするので、組立に要する時間が長くなる。
（ｂ）接着剤を使用するので、作業室内が汚れ易い。
（ｃ）接着剤特有の臭い等が発生し、作業室内の環境を悪くするので、十分な換気が要求される。
（ｄ）接着剤を用いるので、接着代のために、永久磁石とヨークとの間、または永久磁石と回転子(電機子)との間に隙間が生じ、回転子の動的バランスが悪くなる。
（ｅ）組立後のマグネット内径の回転中心に対する同芯度が悪いため、回転子(電機子)と永久磁石とのギャップを狭くすることができないので、永久磁石の磁力を十分に利用することができず、モータの性能向上の阻害要因となっている。

また、一般に、自動車等の車両に用いられるアクチュエータ用モータは、小形で高出力が要求されている。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、従来技術における上述の問題点を解決し、かつ、小形で高出力が可能な車載アクチュエータ用モータを提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）
モータ部とアクチュエータ部とを有し、モータ部の回転シャフトの一部をアクチュエータ部内に突出させて、該モータ部を該アクチュエータ部の一端側に取り付けてなるアクチュエータ用モータであって、
モータ部は、環状のネオジウム系ボンド磁石で、かつ、内周面に円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に等間隔で複数着磁してなる永久磁石を、有底円筒形に形成された筒状ケースを兼ねるヨークの内周面に圧入して嵌め合わせ、該ヨークと該永久磁石とを一体化してなり、
アクチュエータ部は、ヨークの内周に嵌合される環状をした位置決め環状部と、該位置決め環状部の外周から外側に向かってほぼ直角に拡がり、該ヨークの端面が当接位置決めされる受け座面とを備えるとともに、モータ部の取付けのために、ヨークの端面と受け座面との間に介在された、前記ヨークに調芯力を付与するＯリングを、前記位置決め環状部と受け座面との接合コーナ部分に設けてなり、
前記モータ部と前記アクチュエータ部は、モータ部におけるヨークの開口端に外側へ向けてほぼ直角に折り曲げて形成した鍔部を、アクチュエータ部における位置決め環状部のコーナー部に、鍔部におけるヨークの内周面からヨークの端面にかけて丸く折り曲げられた折曲内周部分によりＯリングを押し潰して、ヨークの端面鍔部と受け座面とを当接することにより、モータ部とアクチュエータ部を調芯して、当該モータ部とアクチュエータ部を固定する。

（２）上記(１)において、アクチュエータ部内に突出している回転シャフトに、アクチュエータ部内のウオームホイールと噛合されいるウオーム歯車を設ける。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
（ａ）請求項１記載の発明によれば、有底円筒形ヨークの内径寸法を、環状の永久磁石の外径寸法よりも若干小さく設定しておき、適当な治具を用いて、永久磁石をヨークの内側に圧入して嵌め合わせすることにより、永久磁石をヨークの内側に接着剤なしに固定し、一体化することができる。したがって、接着剤を塗布していた従来の構造に比べて、組立に要する時間が短くなり、生産性が向上する。また、作業室内における汚れや臭いをなくして、作業室内の環境を良くすることができる。さらに、接着しろや接着しろの片寄りがなくなり、組立後の永久磁石内径の同芯度及び真円度が著しく改善する。また、永久磁石と回転子側との間のギャップを、従来に比べて狭くして、永久磁石の磁力を十分に取り出すことができるので、小形で、高出力化が可能になる。しかも、永久磁石にネオジウム系ボンド永久磁石を使用しているので、さらに小形化と高出力化が可能になるとともに、小型化による車載性が向上する。
さらに、受け座面にＯリングを介して当接されたヨークは、その端面に、Ｏリングから外側に向かって放射状に均等に働く反力を受け、この反力がヨークを自動的に調芯しようとする力として働くので、ヨークとアクチュエータ部との同芯も得られる。これにより、ヨークに対する永久磁石の同芯度に加えて、ヨークとアクチュエータ部との同芯も得られ、組立後の永久磁石内径の同芯度及び真円度が著しく改善する。
（ｃ）請求項２記載の発明によれば、回転シャフトにウオームを設け、このウオームにアクチュエータ部内のウオームホイールを噛み合わせて減速機構を構成しているので、部品点数が減り、小型化された車載アクチュエータを安価に提供することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の車載アクチュエータ用モータを適用したモータ駆動式アクチュエータの内部を示す断面図、図２はそのモータ駆動式アクチュエータの分解斜視図である。図１に示すように、モータ駆動式アクチュエータ(１)は、アクチュエータ部(２)の一端側にモータ部(３)を装備している。

アクチュエータ部(２)は、モータ端蓋部(4a)と、モータ端蓋部(4a)の前側に連続して設けられているシャフト受容部(4b)と、シャフト受容部(4b)の下側に連続して設けられているウォームホイール受容部(4c)とを、一体に設けてなるアクチュエータケース本体(４)を有している。

シャフト受容部(4b)は、貫通孔(５)を中心に有する筒状に形成されている。モータ端蓋部(4a)は、略キャップ状に形成されており、その中心には、シャフト受容部(4b)から延長されている貫通孔(５)を設けている。モータ端蓋部(4a)の後端面には、図３にも示すように、後方に向かって突き出す環状の位置決め環状部(６)と、位置決め環状部(６)の根元部より外側に向かってほぼ直角に延ばされた受け座面(７)とが設けられている。

ウォームホイール受容部(4c)は、概略キャップ状に形成されており、その中心には、左右に貫通している貫通孔(８)と、この貫通孔(８)を囲うカップ状の軸受受容部(９)が形成されている。軸受受容部(９)内には、軸受(10)が取り付けられている。また、軸受(10)と貫通孔(８)を貫通して、軸受(10)に出力軸(11)が回転可能に取り付けられている。この出力軸(11)の一端には、ウォームホイール(12)が、ウォームホイール受容部(4c)内に配設された状態にして、一体回転可能に取り付けられている。なお、図示していないが、出力軸(11)の他端側は、貫通孔(８)を通ってアクチュエータケース本体(４)の外側まで突出されている。その他端側には、動力伝達歯車あるいはプーリ等が一体回転可能に取り付けられている。

モータ部(３)は、回転シャフト(13)を有する回転子としての電機子(14)と、この電機子(14)の外側に配置された固定子(15)とで構成されている。回転シャフト(13)は、アクチュエータケース本体(４)におけるシャフト受容部(4b)の貫通孔(５)を貫通し、かつ、貫通孔(５)内に取り付けられている左右の軸受(16)(16)により、アクチュエータケース本体(４)に対して回転可能に支持されている。また、回転シャフト(13)の中間部分には、ウォームホイール(12)と噛合されたウォーム歯車(13a)が設けられている。

電機子(14)は、回転シャフト(13)上に固定されている。固定子(15)は、有底円筒状のモータケースを兼ねるヨーク(17)と、ヨーク(17)内で電機子(14)の外側に配置された界磁用の永久磁石(18)とで構成されている。

ヨーク(17)の開口端の内径寸法は、モータ端蓋部(4a)の位置決め環状部(６)の外径寸法とほぼ等しく、その開口端に位置決め環状部(６)を受け入れ可能になっている。開口端の一部は、外側に向かってほぼ直角に折り曲げられており、この折り曲げにより、その全周に鍔部(19)が設けられている。図２に示すように、鍔部(19)には、モータ端蓋部(4a)の受け座面(７)に設けているねじ孔(21)に対応して、取付孔(20)を設けてある。

永久磁石(18)は、ネオジウム系ボンド磁石である。ネオジウム系ボンド磁石は、例えばNd−Fe−Ｂ(ネオジウム−鉄−ボロン)をバインダー樹脂と混練して環状に作られたものであって、環状内周面には、円周方向に沿って、Ｎ極とＳ極が交互に等間隔で複数着磁されている。このネオジウム系ボンド磁石は、磁気性能が非常に優れている点で広く知られており、これを界磁用の永久磁石(18)として使用することにより、厚さが薄く、小さなものであっても、高トルクが得られる。

永久磁石(18)の外径寸法は、この永久磁石(18)を取り付けているヨーク(17)内の磁石取付面(17a)の内径寸法よりも若干大きい。永久磁石(18)は、接着剤を用いることなく、ヨーク(17)と永久磁石(18)を高温雰囲気中に配置し、適当な治具を用いてヨーク(17)の磁石取付面(17a)に圧入して嵌め合わせ、この嵌め合わせで両者を一体化している。このようにした取付構造では、接着を塗布している従来の構造に比べて、組立に要する時間が短くなる。また、作業室内に汚れや臭いも発生しない。さらに、接着しろや接着しろの片寄りもないので、組立後の永久磁石内径の同芯度及び真円度が著しく良く、永久磁石(18)と電機子(14)との間のギャップを小さくすることができ、高出力化が可能になる。

永久磁石(18)の内側には、回転シャフト(13)に固定された電機子鉄心(22)が配置されている。電機子鉄心(22)の、図１，２中の右側となる位置には、整流子(23)が配設されており、その周囲に給電ブラシ(24)が等分に配置されている。

電機子鉄心(22)は、例えば珪素鋼板を積層して形成してなり、図２に示すように、回転シャフト(13)の軸方向に延びる１０個のスロット(25)を円周方向に沿って等分に設け、このスロット(25)で等分に分離された概略Ｔ字状の歯部、つまり１０個のティース(26)を設けている。各ティース(26)に、導線を巻回して、コイル(27)が形成されている。

整流子(23)は、回転シャフト(13)に固定された１０個の整流子片(28)を備えている。各整流子片(28)は、互いに絶縁されて周方向に配列され、その外周面が給電用ブラシ(24)と摺接するようになっている。

給電用ブラシ(24)は、整流子片(28)を介して、電機子(14)に外部からの電流を供給するもので、モータ端蓋部(4a)内の底面にねじ(30)で取り付けられている回路基板(29)上に配設されている。なお、回路基板(29)の中心には、回転シャフト(13)が貫通する貫通孔(29a)が設けられている。

次に、モータ部(３)をアクチュエータ部(２)に組み込む手順の一例を説明する。まず、ウォームホイール(12)を取り付けていない状態で、モータ部(３)を組み込む。なお、組み込みに先立ち、給電用ブラシ(24)を配した回路基板(29)を、モータ端蓋部(4a)内の底面にねじ(30)で取り付けておくとともに、モータ端蓋部(4a)の位置決め環状部(６)にＯリング(31)を装着し、このＯリング(31)を位置決め環状部(６)と受け座面(７)との境となる接合コーナ部分(7a)に位置決めておく。Ｏリング(31)は、弾性を有する、例えばＮＢＲ( ニトリル‐ブタジエン‐ゴム)であって、断面はほぼ真円形である。

次に、永久磁石(18)を取り付けたヨーク(17)内に、軸受プレート(32)、鋼球(33)、電機子(14)を取り付けた回転シャフト(13)を、それぞれ順に収容する。

続いて、回転シャフト(13)を、回路基板(29)とモータ端蓋部(4a)を通ってシャフト受容部(4b)の貫通孔(５)内に挿入し、整流子片(28)と給電用ブラシ(24)との当接を行わせるとともに、貫通孔(５)内で回転シャフト(13)の一端側を軸受(16)により回転可能に支持する。また、ヨーク(17)の鍔部(19)をモータ端蓋部(4a)の受け座面(７)に押し付け、取付孔(20)を通って取付ねじ(34)をねじ孔(21)にねじ止めし、ヨーク(17)をモータ端蓋部(4a)に固定する。

ヨーク(17)の鍔部(19)がモータ端蓋部(4a)の受け座面(７)に押し付けられるとき、モータ端蓋部(4a)の接合コーナ部分(7a)に位置決めされているＯリング(31)に、鍔部(19)につながるヨーク(17)の折曲内周部分(17b)が当接し、図３に示すように、Ｏリング(31)を押し潰した状態で、鍔部(19)が受け座面(７)に押し付けられる。Ｏリング(31)が押し潰されるとき、ヨーク(17)の折曲内周部分(17b)に対して、Ｏリング(31)側から、外側に向かって均等に放射状に働く反力が作用し、この反力がヨーク(17)を自動的に調芯しようとする力として働き、ヨーク(17)とアクチュエータ部(２)との同芯が得られる。図３中に一点鎖線で示すＯリング(31)は、潰れる前の状態、実線で示すＯリング(31)は、潰れた状態を、それぞれ示す。

また、モータ部(３)をアクチュエータケース本体(４)に取り付けた後に、アクチュエータケース本体(４)の前側（図１中の右側）に、回転シャフト(13)のスラスト方向の力を受ける鋼球(35)とブラケット(36)とを取り付ける。これによりモータ部(３)の取り付けが完了する。

続いて、軸受(10)と共に出力軸(11)に取り付けられているウォームホィール(12)を、ウォーム歯車(13a)と噛合させてウォームホィール受容部(4c)内に配設すると組立が完了する。ウォーム歯車(13a)とウォームホィール(12)は、減速装置として機能する。

したがって、本発明の構造によれば、ヨーク(17)と永久磁石(18)との固定は、接着剤なしに、圧入による嵌め合わせで行っているので、接着剤を塗布していた従来の構造に比べて、組立に要する時間が短くなり、生産性が向上する。また、作業室内における汚れや臭いをなくして、作業室内の環境を良くすることができる。さらに、接着代や接着代の偏りがなくなり、組立後の永久磁石内径の同芯度及び真円度が著しく改善する。また、永久磁石(18)と電機子(14)側との間のギャップを、従来に比べて狭くすることができ、小形で、高出力化が可能になる。しかも、永久磁石(18)にネオジウム系ボンド永久磁石を使用しているので、さらに小形化と高出力化が可能になる。また、Ｏリング(31)を用いていることによって、同芯性の優れたモータ部(３)が得られ、かつ、モータ部(３)の回転シャフト(13)に減速装置用のウォーム歯車(13a)を設けたことによって、部品点数は減り、小型化された車載アクチュエータを提供することができる。

なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能である。

本発明の車載用アクチュエータ用モータを適用したモータ駆動式アクチュエータの内部を示す断面図である。 同上アクチュエータの分解斜視図である。 同上アクチュエータの要部拡大断面図である。

(１)モータ駆動式アクチュエータ
(２)アクチュエータ部
(３)モータ部
(４)アクチュエータケース本体
(4a)モータ端蓋部
(4b)シャフト受容部
(4c)ウォームホィール受容部
(５)貫通孔
(６)位置決め環状部
(７)受け座面
(7a)接合コーナ部分
(８)貫通孔
(９)軸受受容部
(10)軸受
(11)出力軸
(12)ウォームホィール
(13)回転シャフト
(13a)ウォーム歯車
(14)電機子
(15)固定子
(16)軸受
(17)ヨーク(モータケース)
(17a)磁石取付面
(17b)折曲内周部分
(18)永久磁石(界磁マグネット)
(19)鍔部
(20)取付孔
(21)ねじ孔
(22)電機子鉄心
(23)整流子
(24)給電ブラシ
(25)スロット
(26)ティース
(27)コイル
(28)整流子片
(29)回路基板
(29a)貫通孔
(30)ねじ
(31)Ｏリング
(32)軸受プレート
(33)鋼球
(34)ねじ
(35)鋼球
(36)ブラケット

Claims (2)

1. モータ部とアクチュエータ部とを有し、モータ部の回転シャフトの一部をアクチュエータ部内に突出させて、該モータ部を該アクチュエータ部の一端側に取り付けてなるアクチュエータ用モータであって、
   モータ部は、環状のネオジウム系ボンド磁石で、かつ、内周面に円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に等間隔で複数着磁してなる永久磁石を、有底円筒形に形成された筒状ケースを兼ねるヨークの内周面に圧入して嵌め合わせ、該ヨークと該永久磁石とを一体化してなり、
   アクチュエータ部は、ヨークの内周に嵌合される環状をした位置決め環状部と、該位置決め環状部の外周から外側に向かってほぼ直角に拡がり、該ヨークの端面が当接位置決めされる受け座面とを備えるとともに、モータ部の取付けのために、ヨークの端面と受け座面との間に介在された、前記ヨークに調芯力を付与するＯリングを、前記位置決め環状部と受け座面との接合コーナ部分に設けてなり、
   前記モータ部と前記アクチュエータ部は、モータ部におけるヨークの開口端に外側へ向けてほぼ直角に折り曲げて形成した鍔部を、アクチュエータ部における位置決め環状部のコーナー部に、鍔部におけるヨークの内周面からヨークの端面にかけて丸く折り曲げられた折曲内周部分によりＯリングを押し潰して、ヨークの端面鍔部と受け座面とを当接することにより、モータ部とアクチュエータ部を調芯して、当該モータ部とアクチュエータ部を固定してなることを特徴とするアクチュエータ用モータ。
2. アクチュエータ部内に突出している回転シャフトに、アクチュエータ部内のウォームホイールと噛合されるウォーム歯車を設けたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ用モータ。

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