WO2020026314A1 - 電動モータ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric motor used to drive an appropriate load.
- the electric motor to which the present invention is applied includes a motor main body including a stator and a rotor, and a motor housing accommodating the motor main body.
- This type of motor is disclosed, for example, in Patent Document 1.
- the stator includes, for example, an annular armature core having a magnetic pole on the inner peripheral side, and an armature coil wound around a slot of the armature core.
- the rotor is composed of, for example, a rotor core having a rotating shaft attached to a shaft center, and an even number of permanent magnets attached to the outer periphery of the rotor core.
- the rotor is arranged inside the stator with its central axis aligned with the central axis of the armature core of the stator, and the magnetic pole portion of the rotor field formed by permanent magnets is inserted into the magnetic pole portion of the stator via a gap. To face each other.
- the motor housing that houses the motor body is, for example, a cylindrical member whose one end in the axial direction is closed by an end wall.
- the other end in the axial direction of the motor housing can be opened to allow the motor body to be incorporated into the motor housing, and has an appropriate configuration after the motor body is inserted into the motor housing. It is closed by the lid member which has.
- the lid member that closes the other end in the axial direction of the motor housing may be a simple lid, or may be a member that forms a frame having a space for accommodating a circuit board or the like that forms a control circuit.
- One end of the rotating shaft of the rotor of the motor body is supported by a first bearing held by a bearing holding portion provided at the center of an end wall of the motor housing, and the other end of the rotating shaft is provided by a motor.
- the housing is supported by a second bearing held by an end member that closes the other end in the axial direction of the housing.
- a mounting flange is provided at one axial end of the motor housing that houses the motor body, and the mounting flange is used to fix the electric motor to the load frame.
- Mounting holes are provided for passing fasteners (usually bolts).
- the mounting flange has a main plate portion disposed in contact with an end wall of the motor housing, a cylindrical spigot protrusion provided in a state protruding from the main plate portion to the side opposite to the motor housing, and a spigot protrusion.
- the main body includes a rotation shaft guide opening penetrating the main plate inside the main body, and a side wall protruding from the outer edge of the main plate toward the motor housing.
- the electric motor targeted by the present invention is mounted on the load frame by positioning and fixing a mounting flange disposed at one axial end of the motor housing to a motor mounting portion provided on the load frame, A rotating shaft of the motor is coupled to a load input shaft. Therefore, in the motor to which the present invention is applied, it is necessary to change the structure and dimensions of the mounting flange every time the specifications of the motor mounting portion of the load to be driven are different.
- the motor housing and the flange are made of a cast product, and the motor housing and the mounting flange are integrally formed. Even when only the part needs to be changed, it is necessary to re-mold the entire casting including the motor housing and the mounting flange. In order to redesign a cast product, it is necessary to redesign an expensive mold for molding the cast product, so that the cost required for the design change has been unavoidable.
- the motor housing and the mounting flange are separately provided, these are formed by a molded product of a plate material such as a steel plate, and the mounting flange is fixed to one end in the axial direction of the motor housing by appropriate means.
- the structure can be considered. With this configuration, for example, when the configuration of the motor mounting portion on the load side is changed, only the configuration of the mounting flange needs to be changed, and there is no need to change the motor housing. Can be reduced.
- the motor housing and the mounting flange are configured separately and the mounting flange is fixed to the motor housing when assembling the motor, the motor housing and the mounting flange have sufficient strength. It is necessary to establish a reliable connection structure that allows the connection to be performed mechanically.
- the strength of the joint between the motor housing and the mounting flange is highly reliable. It is necessary to have the nature. Further, in order to enhance the mass productivity, it is necessary to efficiently mount the mounting flange on the motor housing.
- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Spot welding can easily be considered as a method for connecting the separately mounted mounting flange and the motor housing.
- the motor housing and the mounting flange are exposed to high temperatures, so the spigot of the mounting flange used as a positioning means when the motor is mounted on a load frame or the like.
- the bearing holding portion provided on the end wall of the motor housing may be deformed due to thermal strain. Deformation of the spigot projections and the bearing holder provided on the end wall of the motor housing will cause loss of coaxiality between the motor rotation shaft and the load input shaft, which will hinder motor mounting. Become.
- the mounting flange is mounted on the motor housing by spot welding, a problem arises in that the seal material is damaged by heat when sealing between the mounting flange and the motor housing.
- a seal at a joint between the mounting flange and the motor housing is provided to make the motor waterproof. It is imperative that you be able to do it completely.
- the mounting flange may be fastened to the motor housing by fastening means such as bolts.
- fastening means such as bolts
- An object of the present invention is to enable mechanical coupling between the motor housing and the mounting flange to be performed without causing deformation of the mounting flange and each part of the motor housing and reduction in mechanical strength.
- An object of the present invention is to provide an electric motor capable of separately configuring a mounting flange.
- Another object of the present invention is to provide an electric motor in which a motor housing and a mounting flange can be formed separately without impairing waterproofness of the motor.
- the present invention has a motor housing configured such that one end in the axial direction is closed by an end wall and the other end in the axial direction can be opened to the outside, and a stator and a rotor housed in the motor housing. One end and the other end of the rotating shaft of the rotor are supported by a first bearing held by an end wall of the motor housing and a second bearing held by a member closing the other end in the axial direction of the motor housing.
- the present invention is directed to an electric motor including a motor body and a mounting flange fixed to one end of the motor housing in the axial direction.
- the present invention has the following configuration.
- the mounting flange is provided so as to be in contact with an end wall of the motor housing, and is provided so as to protrude from the main plate to the side opposite to the motor housing so that the rotating shaft drives the rotating shaft.
- a cylindrical spigot used for positioning with respect to the input shaft of the load to be applied, a rotation shaft deriving opening penetrating the main plate inside the spigot, and a motor housing side from the outer edge of the main plate. The rotating shaft is led out of the spigot protrusion through the rotating shaft lead-out opening.
- the side wall portion of the mounting flange has at least two fixed portions having an inner peripheral surface that can circumscribe the outer peripheral surface of the peripheral wall portion of the motor housing, and the inner periphery of the at least two fixed portions. The surface is arranged in contact with the outer peripheral surface of the peripheral wall of the motor housing.
- a plurality of first joining spots are set at intervals in the circumferential direction of the motor housing in a region of the main plate portion of the mounting flange located between the spigot convex portion and the opening for rotating shaft derivation.
- a plurality of second joining spots are set on each fixed portion of the side wall portion of the mounting flange at intervals in the circumferential direction of the motor housing.
- Each first joint spot and each second joint spot of the mounting flange are respectively joined to the end wall and the peripheral wall of the motor housing by tox caulking.
- a joining spot of two metal plates is arranged between a female mold (punch) and a male mold (die), and the male mold is used to push the joining spot into a female mold hole and crimp.
- This is a well-known joining method for joining both metal plates.
- a part of the male-side metal plate is made into a part of the female-side metal plate in the process of pressing the joint spot of the connected metal plate into the female die by the male die and performing caulking. Since the metal plate is deformed so as to bite, the joining spots of the two metal plates can be joined firmly. Further, according to this joining method, since the joining portion of the two metal plates is joined cold, it is possible to prevent each part of the mounting flange from being deformed by heat.
- This joining method is derived from the fact that the term TOX is commercially registered for a metal working machine that implements this joining method. This joint is sometimes called a clinching joint.
- the respective joining spots can be connected firmly in a cold state.
- the motor housing can be firmly connected.
- the motor housing and the mounting flange are separated from each other, and a motor housing having a high-strength mounting flange can be obtained, when the configuration of the motor mounting portion of the load is changed, Only the specifications need to be changed, and the configuration of the motor mounting part of the load is not changed. If only the specifications of the motor required by the load are changed, only the configuration on the motor housing side needs to be changed. The cost can be reduced as compared with a case where the entire motor housing and the mounting flange are redesigned.
- the second invention is applied to the first invention, and in the present invention, a liquid is provided between a portion of the main plate portion of the mounting flange located inside the spigot convex portion and an end wall of the motor housing. Gasket is interposed.
- the spigot projection of the main plate portion of the mounting flange is reduced. Since rainwater and the like can be prevented from passing through between the portion located inside and the end wall of the motor housing, when rainwater is applied to the motor, the rainwater is supplied to the main plate portion of the mounting flange and the motor housing. It is possible to prevent the water from entering the rotating shaft side through the gap between the end wall and the rainwater or the like from traveling along the rotating shaft and entering the load side.
- the convex portion of the mounting flange on the end wall of the motor housing may be provided.
- a liquid gasket may be applied to a portion disposed inside the portion, and then each joint spot may be subjected to tox caulking.
- the mounting flange can be connected to the motor housing without deteriorating the liquid gasket.
- the fastening means passes through the main plate portion of the mounting flange and the end wall of the motor housing.
- the seal may be broken at the part, when the two parts are joined as in the present invention, no penetrating part is formed at each joint spot, so that the sealing property is not impaired. Therefore, according to the present invention, it is possible to completely seal the joint between the end wall of the motor housing and the mounting flange, so that rainwater or the like enters between the main plate portion of the mounting flange and the end wall of the motor housing. Can be reliably prevented.
- the third invention is applied to the second invention, and in the present invention, the liquid gasket has adhesiveness.
- the liquid gasket does not necessarily have to have adhesiveness, but the use of an adhesive liquid gasket can further increase the bonding strength between the mounting flange and the motor housing.
- the fourth invention is applied to the second invention or the third invention.
- the motor housing and the mounting flange are formed of a metal plate material
- the mounting flange is formed of a metal plate.
- the peripheral wall portion has a double structure by folding a plate material at its top. Further, since the peripheral wall of the spigot projection of the mounting flange has a double structure, the gap formed inside the peripheral wall of the spigot projection serves as a liquid reservoir for storing the liquid gasket.
- the mounting flange is made of a metal plate, and the peripheral wall of the spigot convex portion of the mounting flange has a double structure, and the gap formed inside the peripheral wall of the spigot convex portion stores the liquid gasket. If a liquid reservoir is provided, a liquid gasket is interposed between the mounting flange and the end wall of the motor housing, and when each joint spot is crimped, the liquid gasket is located outside the peripheral wall of the spigot projection. The seal provided between the main plate portion of the mounting flange and the end wall of the motor housing inside the spigot convex portion is thinned, and the sealing performance is reduced. Can be prevented.
- the fifth invention is applied to any one of the first to fourth inventions, and has the following configuration.
- (5.1) The outer peripheral edge of the main plate portion of the mounting flange extends along the circumferential direction of the peripheral wall portion of the motor housing, and the pair of arc-shaped portions facing the radial direction of the peripheral wall portion and the pair of arc-shaped portions are provided.
- a pair of projecting portions projecting radially outward of the peripheral wall portion of the motor housing from adjacent ends of the portions, and wherein the pair of arc-shaped portions face each other in a direction perpendicular to the direction in which they face each other; It is formed so as to have a contour shape.
- the fixed portion of the side wall portion of the mounting flange is set at a portion along the pair of arc portions on the outer edge of the main plate portion.
- a fastener for fixing the mounting flange to a load driven by the rotating shaft wherein a portion inside the pair of projecting portions of the outer edge of the main plate portion of the mounting flange is a pair of ears of the mounting flange.
- An attachment hole is formed in the ear part for letting through.
- the mounting flange is provided with the main plate portion disposed in contact with the end wall of the motor housing, the cylindrical spigot protrusion protruding from the main plate portion to the side opposite to the motor housing, and the spigot protrusion.
- a plurality of first joining spots are set at intervals in the circumferential direction of the motor housing in a region located between the lead-out opening and a second joining spot on each fixed portion of the side wall of the mounting flange.
- a plurality of spots are set at intervals in the circumferential direction of the motor housing, and each first joining spot and each second joining spot of the mounting flange are respectively located at the end of the motor housing. Since so joined by tox crimping the wall and the peripheral wall portion, it is possible to firmly fix the mounting flange on the motor housing. In addition, since the joining of the joining spots is performed cold, it is possible to prevent a situation in which each part of the mounting flange is deformed and hinders the connection between the rotating shaft of the motor and the input shaft of the load.
- the motor housing can be mounted without causing a possibility of lowering the mechanical strength of the connecting portion between the mounting flange and the motor housing or lowering the mechanical accuracy of each part of the mounting flange.
- the mounting flange can be configured separately. Therefore, according to the present invention, when the configuration of the motor mounting portion of the load is changed, only the specification of the mounting flange needs to be changed, and the configuration of the motor mounting portion of the load does not require the load. When only the specifications of the motor are changed, only the configuration on the motor housing side needs to be changed, so that the cost can be reduced as compared with the case where the entire motor housing and the mounting flange are redesigned. .
- a liquid gasket seals between the end wall of the motor housing and the mounting flange in a region inside the peripheral wall of the spigot portion of the mounting flange.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of an embodiment of the electric motor according to the present invention.
- FIG. 2 is a top view of the electric motor.
- FIG. 3 is a front view of the electric motor.
- FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG.
- FIG. 5 is a perspective view showing the motor housing used in the electric motor according to the present embodiment in a prone state.
- FIG. 6 is a perspective view showing a motor housing used in the electric motor of the present embodiment with its opening facing upward.
- FIG. 7 is a top view of the mounting flange used in the electric motor of the present embodiment.
- FIG. 8 is a front view of a mounting flange used in the electric motor of the present embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing a mounting flange used in the electric motor according to the present embodiment along a line BB in FIG.
- FIG. 10 is a perspective view of the mounting flange.
- FIG. 11 is a perspective view showing a state where the mounting flange is turned upside down. It is explanatory drawing explaining the method of joining the joining spot of two metal plates by tox caulking.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion C in FIG. 4.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion D in FIG. 4.
- FIGS. 1 to 4 show the overall configuration of an electric motor 1 according to the present embodiment.
- reference numeral 2 denotes a motor housing
- 3 denotes a motor main body housed in the motor housing 2
- FIG. Reference numeral 4 indicates a mounting flange fixed to one end of the motor housing 2 in the axial direction for mounting the motor 1 to a load
- 5 indicates an opening formed in the other end of the motor housing 2 in the axial direction. It is a lid member.
- the motor housing 2 is formed in a cylindrical shape having a peripheral wall portion 200 and an end wall 201 that closes one end of the peripheral wall portion 200 in the axial direction.
- a bearing holding portion 203 having a cylindrical portion for fitting and holding a bearing is formed.
- the other end of the motor housing 2 in the axial direction is an opening 204, and the outer periphery of the opening 204 is used to attach a cover member 5 that closes the opening 204.
- An outer flange 205 is formed.
- the motor main body 3 has an annular stator core 301 and a multi-phase armature coil 302 wound around a slot of the stator core 301, and has a center axis of the motor housing 2.
- the rotor includes a stator 303 inserted into the motor housing 2 in a state of being aligned with the center axis, a rotor core 304 and a permanent magnet 305 mounted on the outer periphery of the rotor core 304. And a rotating shaft 307 provided so as to penetrate the axis of the rotor 306.
- the rotor 306 is constituted by two split rotors 306A and 306B arranged in the axial direction with different field configurations. It is not essential to use such a rotor.
- the electric motor of the present embodiment is a brushless DC motor that rotates the rotor by switching the excitation of the coil on the stator side in accordance with the rotational angle position of the rotor.
- the present invention is implemented regardless of the type of motor. As a matter of course, the present invention can be applied to a motor with a brush and the like.
- One end 307a of the rotating shaft 307 of the motor body 3 in the axial direction is fitted and held inside an annular bearing holding portion 203 provided at the center of an end wall 201 closing one end of the motor housing 2 in the axial direction.
- the lid member 5 is rotatably supported by the first bearing 6, and the other end 307 b of the rotating shaft 307 in the axial direction is attached to close the opening 204 at the other axial end of the motor housing 2.
- the first bearing 6 and the second bearing 7 are well-known ball bearings holding a ball between an inner ring and an outer ring, and are provided in a state where the respective outer rings are press-fitted inside the bearing holding portions 203 and 501. I have.
- the mounting flange 4 includes a flat main plate portion 401 arranged in contact with the end wall 201 of the motor housing 2, and the main housing portion 401 and the motor housing 2.
- the rotating shaft 307 is connected to an input shaft of a load and is provided so as to protrude to the opposite side, a cylindrical spigot protrusion fitted to a spigot recess (not shown) provided on the load side.
- a rotation shaft deriving opening 403 penetrating the main plate portion 401 inside the spigot convex portion 402 for leading the rotation shaft 307 to the outside, and a side wall portion protruding from the outer edge of the main plate portion 401 toward the motor housing 2 side.
- the outer end of the bearing holding portion 203 provided at the center of the end wall 201 of the motor housing 2 is arranged inside the rotation shaft lead-out opening 403 (see FIG. 4), and the first One end 307 a of the rotating shaft 307 fitted to the inner ring of the bearing 5 is led out from the center of the rotating shaft lead-out opening 403 to the inside of the spigot convex portion 402.
- a coupling 8 used to connect an input shaft of a load (not shown) driven by this motor to the rotating shaft 307 is attached to one end 307 a of the rotating shaft 307 led out inside the spigot convex portion 402. ing.
- the outer edge of the main plate portion 401 of the mounting flange 4 extends along the circumferential direction of the peripheral wall of the motor housing 2 and faces the radial direction of the peripheral wall.
- the pair of arc-shaped portions 401a and 401b and the pair of arc-shaped portions 401a and 401b each have a pair of arc-shaped portions 401a and 401b that protrude radially outward of the peripheral wall of the motor housing from adjacent ends thereof.
- the main plate portion 401 is formed so as to have a contour shape having a pair of projecting portions 401c and 401d opposed in a direction perpendicular to the direction in which the arc-shaped portions 401a and 401b are opposed to each other.
- the fixed portions 404a and 404b of the side wall portion 404 are set at portions along the pair of arc-shaped portions 401a and 401b of the outer edge of the main plate portion 401 among the portions of the side wall portion 404 of the mounting flange 4.
- the inner peripheral surfaces of the fixing portions 404a and 404b are circumscribed to the outer peripheral surface of the peripheral wall of the motor housing 2.
- a pair of ears 4c and 4d of the mounting flange 4 are provided inside the pair of protruding portions 401c and 401d on the outer edge of the main plate portion 401 of the mounting flange 4, and these ears are provided.
- Mounting holes 405c and 405d for penetrating fasteners such as bolts used for fixing the mounting flange 4 to a load are formed.
- the motor housing 2 and the mounting flange 4 are formed from a metal plate material.
- the method of forming the metal plate material is arbitrary, but in the present embodiment, the motor housing 2 and the mounting flange 4 are formed by pressing a steel plate, as shown in FIGS. 4 and 9.
- the peripheral wall portion 402a of the spigot convex portion 402 of the mounting flange 4 has a double structure by folding a steel plate at its top.
- a plurality of annular regions formed between the spigot convex portion 402 of the main plate portion 401 of the mounting flange 4 and the opening 403 for rotating shaft derivation are provided.
- the first joining spots are set at intervals in the circumferential direction of the peripheral wall of the motor housing, and the second joining spots are attached to the fixed portions 404a and 404b of the side wall 404 of the mounting flange 4 respectively.
- a plurality is set at intervals in the circumferential direction of the housing.
- the second joining spot is provided at a position closer to the opening 204 than the bearing holding portion 203 of the motor housing 2.
- first joining spots S11 to S16 are formed in an annular region formed between the spigot convex portion 402 and the opening 403 for rotating shaft derivation. Are set at intervals in the circumferential direction of the peripheral wall of the motor housing.
- three second joining spots S21 to S23 are set on the fixed portion 404a of the side wall portion 404 of the mounting flange 4 at intervals in the circumferential direction of the motor housing. .
- three second joining spots S21 to S23 are also set in the fixed portion 404b of the side wall portion 404 of the mounting flange 4 at intervals in the circumferential direction of the motor housing.
- Each of the first joining spots S11 to S16 is joined to the end wall 201 of the motor housing 2 by tox caulking, and each of the second joining spots S21 to S22 is joined to the peripheral wall 200 of the motor housing 2. Are joined by tox caulking.
- the tox caulking is performed by arranging two metal plates M1 and M2 which are superposed between a female die Df and a male die Dm, and by using a die part Dm1 of the male die Dm.
- This is a well-known joining method that joins the joining spots of both metal plates in a cold state by pushing a part (joined portion) of M1 and M2 into the mold hole Df1 of the female mold Df and caulking.
- this joining method by devising the shape of the molding part of the dies Df and Dm, for example, as shown in FIG. 13, a part M1a of the metal plate M1 on the male side is replaced with the metal part on the female side.
- Each of the two metal plates is deformed so as to bite into a part of the plate M2 so that a part of the metal plate M1 on the male side and a part of the metal plate M2 on the female side are engaged with each other.
- the joining spot S can be firmly joined.
- a processing machine having male and female dies as many as the number of joining spots is prepared, and each joining spot is prepared.
- a plurality of joining spots can be joined at the same time, and the connection between the mounting flange and the motor housing can be efficiently performed.
- a processing machine having a mold having a sufficient size and strength can be used as a motor. Since it can be inserted into the housing, each joining spot can be made sufficiently large to secure the joining strength of each joining spot, and the life of the processing machine can be prolonged.
- the spigot convex portion 402 provided on the mounting flange 4 is used to align the rotation axis of the motor with the input shaft of the load. If the spigot convex portion 402 is deformed due to thermal distortion when connecting the motor to the motor housing, it will hinder the mounting of the motor to the load. Further, when the bearing holding portion 203 provided on the end wall 201 of the motor housing 2 is deformed due to thermal strain when the mounting flange 4 is connected to the motor housing, coaxiality between the rotating shaft of the motor and the input shaft of the load is maintained. Since it does not sag, it hinders the mounting of the motor. Therefore, when a widely used spot welding is adopted as a means for joining metals, a large number of joining spots are provided at positions close to the spigot convex portion and the bearing holding portion of the motor housing as in the present embodiment. It is difficult to set.
- the mounting flange By setting a necessary number of joining spots in a limited space, the mounting flange can be joined to the motor housing with sufficient joining strength.
- the motor is used in an environment exposed to rainwater, it is necessary to take measures to prevent rainwater from entering the motor. For example, in the case of an electric motor used for electric power steering, if rainwater enters the motor, water may enter the steering device along the rotating shaft of the motor and deteriorate the device. If the steering device breaks down and the steering operation cannot be assisted, driving will be hindered. Therefore, it is particularly important for a motor for such an application to take measures to prevent water from entering near the connection between the motor and the load.
- a liquid gasket is interposed between the main plate portion 401 and the end wall 201 of the motor housing while the main plate portion 401 of the mounting flange 4 is connected to the end wall 201 of the motor housing 2.
- a liquid liquid gasket agent such as a silicon-based liquid gasket is applied to a portion of the end wall 201 of the housing 2 which is to be disposed inside the peripheral wall portion 402a of the spigot convex portion 201 of the mounting flange 4 among the portions of the end wall 201 of the housing 2. Thereafter, the first joint spots S11 to S16 are simultaneously subjected to tox caulking.
- the applied liquid gasket spreads in the gap between the main plate portion 401 of the mounting flange 4 and the end wall of the motor housing 2, and the mounting flange 4 And the end wall 201 of the motor housing 2 constitutes a seal at a butt portion.
- the motor housing and the mounting flange are formed of a metal plate material, and the peripheral wall portion 402a of the spigot convex portion of the mounting flange is formed into a double structure by folding the plate material at the top. ing.
- the peripheral wall 402a of the spigot convex portion 402 of the mounting flange 4 is formed inside the peripheral wall portion 402a of the spigot convex by having a double structure.
- the gap d serves as a liquid reservoir for storing the liquid gasket G.
- the peripheral wall portion of the spigot convex portion 402 of the mounting flange 4 has a double structure, and the gap formed inside the peripheral wall portion of the spigot convex portion 402 is a liquid reservoir for storing a liquid gasket.
- the liquid gasket G interposed between the mounting flange 4 and the end wall 201 of the motor housing, when the first joining spots S11 to S16 are caulked, the liquid gasket G Since the liquid gasket can be prevented from being diffused to a region outside the peripheral wall portion 402a and becoming thinner, the main plate portion 401 of the mounting flange 4 and the end wall of the motor housing are formed inside the spigot convex portion 402. It is possible to prevent the performance of the seal applied between them from deteriorating.
- a plurality of second joining spots S21 to S23 set on the fixed portions 404a and 404b of the side wall portion 404 are joined together by tox caulking.
- the joint between the mounting flange 4 and the motor housing 2 can have mechanical strength comparable to that of a conventional motor in which the mounting flange is provided integrally with the motor housing. Is provided separately from the motor housing, it is possible to eliminate the possibility that the reliability of the mechanical strength of the motor is reduced. If the mechanical strength of the joint between the mounting flange 4 and the motor housing 2 is not sufficient, vibration is likely to occur near the joint between the motor housing and the mounting flange, so that noise generated when the motor is driven may increase. In this embodiment, since the mechanical strength of the joint between the mounting flange 4 and the motor housing 2 can be increased, the motor housing and the mounting flange are separately formed. An increase in noise during driving can be prevented.
- the present invention it is possible to obtain a motor housing with a mounting flange in which the motor housing and the mounting flange are separated from each other and the mechanical strength of the joint between the motor housing and the mounting flange is high.
- this configuration when the configuration of the motor mounting portion of the load is changed, only the specification of the mounting flange needs to be changed, and the configuration of the motor mounting portion of the load remains unchanged and the load is reduced. If only the required motor specifications are changed, only the configuration on the motor housing side needs to be changed, so reduce costs compared to redesigning the entire motor housing and mounting flange. Can be.
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Abstract
モータ本体を収容したモータハウジングの軸線方向の一端に取り付けフランジが取り付けられた電動モータが提供される。取り付けフランジは、モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、該主板部からモータハウジングと反対側に突出した円筒状のインロー凸部と、モータ本体の回転軸を外部に導出するためにインロー凸部の内側で主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、主板部の外縁からモータハウジング側に突出した側壁部とを備える。取り付けフランジの主板部のインロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に設定された複数の接合スポットと、フランジの側壁部に設定された2箇所の被固定部のそれぞれに設定された複数の接合スポットとがトックス加締めによりモータハウジングに接合されている。
Description
本発明は、適宜の負荷を駆動するために用いる電動モータに関するものである。
本発明が適用される電動モータは、ステータとロータとからなるモータ本体と、このモータ本体を収容したモータハウジングとを備えている。この種のモータは、例えば特許文献1に示されている。
本発明が適用される電動モータにおいて、ステータは、例えば、内周側に磁極部を有する環状の電機子鉄心と、この電機子鉄心のスロットに巻回された電機子コイルとにより構成される。ロータは、例えば、軸心部に回転軸が取り付けられたロータコアと、ロータコアの外周に取り付けられた偶数個の永久磁石とにより構成される。ロータは、その中心軸線をステータの電機子鉄心の中心軸線に一致させた状態でステータの内側に配置され、永久磁石により構成されたロータ界磁の磁極部が、ステータの磁極部にギャップを介して対向させられる。
モータ本体を収容するモータハウジングは、例えば、軸線方向の一端が端部壁により閉じられた円筒状の部材からなっている。モータハウジングの軸線方向の他端は、モータハウジング内へのモータ本体の組み込みを可能にするために外部に開口し得るようになっていて、モータハウジング内にモータ本体を挿入した後に適宜の構成を有する蓋部材により閉じられる。モータハウジングの軸線方向の他端を閉じる蓋部材は、単なる蓋である場合もあり、制御回路を構成する回路基板等を収容する空間を内部に有するフレームを構成する部材である場合もある。モータ本体のロータの回転軸の一端側は、モータハウジングの端部壁の中央部に設けられた軸受保持部に保持された第1の軸受により支持され、当該回転軸の他端側は、モータハウジングの軸線方向の他端を閉じる端部材に保持された第2の軸受により支持される。
電動モータを負荷のフレームのモータ取り付け箇所に取り付けるため、モータ本体を収容したモータハウジングの軸線方向の一端側に取り付けフランジが設けられ、該取り付けフランジに、電動モータを負荷のフレームに固定するための締結具(通常はボルト)を貫通させるための取り付け孔が設けられる。
取り付けフランジは、モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、この主板部からモータハウジングと反対側に突出した状態で設けられた円筒状のインロー凸部と、このインロー凸部の内側で主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、主板部の外縁からモータハウジング側に突出した側壁部とを備えている。インロー凸部は、電動モータを負荷のフレームに取り付ける際に負荷のフレームに設けられたインロー凹部と嵌合し合って、回転軸を負荷の入力軸に対して位置決めする。
本発明が対象とする電動モータは、そのモータハウジングの軸線方向の一端側に配置された取り付けフランジを負荷のフレームに設けられたモータ取り付け箇所に位置決め固定することにより負荷のフレームに取り付けられて、モータの回転軸が負荷の入力軸に結合される。そのため、本発明が対象とするモータにおいては、駆動する負荷のモータ取り付け箇所の仕様が異なる毎に、取り付けフランジの構造や寸法を異ならせる必要がある。
ところが、従来のこの種のモータにおいては、モータハウジング及びフランジが鋳造品からなっていて、モータハウジングと取り付けフランジとが一体に成形されていたため、駆動する負荷を変更する際には、取り付けフランジの部分のみを変更すれば済む場合であっても、モータハウジングと取り付けフランジとを含む鋳造品全体を成形し直す必要があった。鋳造品を設計し直すためには、当該鋳造品を成形する高価な金型を設計し直す必要があるため、設計変更に要するコストが高くなるのを避けられなかった。
上記の問題を解決するため、モータハウジングと取り付けフランジとを別体として、これらを鋼板等の板材の成形加工品により構成し、モータハウジングの軸線方向の一端に取り付けフランジを適宜の手段により固定する構造にすることが考えられる。このように構成しておけば、例えば負荷側のモータ取り付け部の構成が変更された際には、取り付けフランジの部分の構成のみを変更すればよく、モータハウジングは変更する必要がないため、コストの低減を図ることができる。
しかし、モータハウジングと取り付けフランジとを別体に構成しておいて、モータを組み立てる際にモータハウジングに取り付けフランジを固定するようにするためには、モータハウジングと取り付けフランジとを十分な強度を持たせて機械的に結合することを可能にする、信頼性が高い結合構造を確立しておくことが必要である。
特に、自動車の電装品に用いる電動モータのように、万一破損すると重大な事故につながるおそれがある用途に用いる電動モータにあっては、モータハウジングと取り付けフランジとの結合部の強度に高い信頼性を持たせておくことが必要とされる。また量産性を高めるためには、モータハウジングに取り付けフランジを取り付ける作業を能率よく行うことができるようにしておく必要がある。
別体に構成された取り付けフランジとモータハウジングとを結合する方法として、スポット溶接を採用することが容易に考えられる。しかしながら、取付フランジとモータハウジングとの結合をスポット溶接により行うと、モータハウジング及び取り付けフランジが高温に曝されるため、モータを負荷のフレーム等に取り付ける際に位置決め手段として用いる取付フランジのインロー凸部やモータハウジングの端部壁に設けられた軸受保持部が熱歪みにより変形することがある。インロー凸部やモータハウジングの端部壁に設けられた軸受保持部が変形すると、モータの回転軸と負荷の入力軸との同軸性が保たれなくなるため、モータの取り付けに支障を来すことになる。
また取り付けフランジのモータハウジングへの取り付けをスポット溶接により行うと、取り付けフランジとモータハウジングとの間のシールを図る場合に、シール素材が熱により損傷するという問題が生じる。特に車両の電動パワーステアリングに用いる電動モータのように、雨水に曝されることがあるモータの場合には、モータに防水性を持たせるために、取り付けフランジとモータハウジングとの接合部のシールを完全に図ることができるようにしておくことが必要不可欠である。
上記の理由により、機械的な信頼性を重視する電動モータにおいて、取り付けフランジとモータハウジングとの接続にスポット溶接を採用することは許容されなかった。スポット溶接に代えて、ボルト等の締結手段により取り付けフランジをモータハウジングに締結することが考えられる。しかしながら、ボルト等の締結手段を用いると、締結手段を貫通させるための多数の貫通孔やネジ孔を取付フランジやモータハウジングの端部壁に加工することが必要になるため、取り付けフランジやモータハウジングの端部壁の機械的強度が低下するおそれがある。
本発明の目的は、取り付けフランジ及びモータハウジングの各部の変形や機械的強度の低下を招くことなく、モータハウジングと取り付けフランジとの間の機械的結合を行うことができるようにして、モータハウジングと取り付けフランジとを別体に構成することを可能にした電動モータを提供することにある。
本発明の他の目的は、モータの防水性を損なうことなく、モータハウジングと取り付けフランジとを別体に構成することを可能にした電動モータを提供することにある。
本発明は、軸線方向の一端が端部壁により閉じられ、軸線方向の他端が外部に開口し得るように構成されたモータハウジングと、モータハウジング内に収容されたステータ及びロータを有してロータの回転軸の一端側及び他端側がそれぞれモータハウジングの端部壁に保持された第1の軸受及びモータハウジングの軸線方向の他端を閉じる部材に保持された第2の軸受により支持されたモータ本体と、モータハウジングの軸線方向の一端に固定された取り付けフランジとを備えた電動モータを対象とする。
本明細書には、前記の目的を達成するために少なくとも下記の第1ないし第5の発明が開示される。
<第1の発明>
本発明は下記の構成を有する。
(1.1)取り付けフランジは、モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、該主板部からモータハウジングと反対側に突出した状態で設けられて回転軸を該回転軸が駆動する負荷の入力軸に対して位置決めするために用いられる円筒状のインロー凸部と、インロー凸部の内側で主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、主板部の外縁からモータハウジング側に突出した側壁部とを備えていて、回転軸が回転軸導出用開口部を通してインロー凸部の内側に導出される。
(1.2)取り付けフランジの側壁部は、モータハウジングの周壁部の外周面に外接し得る内周面を有する被固定部を少なくとも2箇所に有して、該少なくとも2箇所の被固定部の内周面が前記モータハウジングの周壁部の外周面に接した状態で配置されている。
(1.3)取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に、第1の接合スポットがモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定されるとともに、取り付けフランジの側壁部の各被固定部に第2の接合スポットがモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定されている。
(1.4)取り付けフランジの各第1の接合スポット及び各第2の接合スポットがそれぞれモータハウジングの端部壁及び周壁部にトックス加締めにより接合されている。
<第1の発明>
本発明は下記の構成を有する。
(1.1)取り付けフランジは、モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、該主板部からモータハウジングと反対側に突出した状態で設けられて回転軸を該回転軸が駆動する負荷の入力軸に対して位置決めするために用いられる円筒状のインロー凸部と、インロー凸部の内側で主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、主板部の外縁からモータハウジング側に突出した側壁部とを備えていて、回転軸が回転軸導出用開口部を通してインロー凸部の内側に導出される。
(1.2)取り付けフランジの側壁部は、モータハウジングの周壁部の外周面に外接し得る内周面を有する被固定部を少なくとも2箇所に有して、該少なくとも2箇所の被固定部の内周面が前記モータハウジングの周壁部の外周面に接した状態で配置されている。
(1.3)取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に、第1の接合スポットがモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定されるとともに、取り付けフランジの側壁部の各被固定部に第2の接合スポットがモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定されている。
(1.4)取り付けフランジの各第1の接合スポット及び各第2の接合スポットがそれぞれモータハウジングの端部壁及び周壁部にトックス加締めにより接合されている。
トックス加締めは、2枚の金属板の接合スポットを雌型(パンチ)と雄型(ダイ)との間に配置して、雄型により当該接合スポットを雌型の型穴内に押し込んで加締めることにより両金属板を接合する周知の接合方法である。この接合方法によれば、雄型により被接続金属板の接合スポットを雌型内に押し込んで加締めを行う過程で雄型側の金属板の一部を雌型側の金属板の一部に食い込ませるように変形させるため、両金属板の接合スポットを強固に接合することができる。またこの接合方法によれば、2枚の金属板の接合箇所を冷間で接合するため、取付フランジの各部が熱により変形させられるのを防ぐことができる。
なおこの接合方法の呼称は、この接合方法を実施する金属加工機械について、TOXの語が商用登録されていることに由来する。この接合は、クリンチング接合と呼ばれることもある。
上記のように、ハウジングと取り付けフランジとをトックス加締めにより接合すると、各接合スポットを冷間で強固に接続することができるため、取り付けフランジの各部に熱歪みを生じさせることなく、取り付けフランジとモータハウジングとを強固に接続することができる。
また上記のように、取り付けフランジの主板部のインロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に複数設定した第1の接合スポットと、取り付けフランジの側壁部の各被固定部に複数設定した第2の接合スポットとの双方をトックス加締めにより接合する構造にしておくと、モータの軸線方向に沿って取り付けフランジに作用する外力とモータの径方向に沿って取り付けフランジに作用する外力との双方に対して取り付けフランジの取り付け強度を高めることができるため、モータハウジングに取り付けフランジを一体に設けていた従来のモータと比べて遜色がない機械的強度を取り付けフランジとモータハウジングとの結合部に持たせることができる。
本発明によれば、モータハウジングと取り付けフランジを別体として、しかも強度が高い取り付けフランジ付きのモータハウジングを得ることができるため、負荷のモータ取付部の構成が変更された場合に、取り付けフランジの仕様の変更のみを行えばよく、また負荷のモータ取付部の構成はそのままで、負荷が要求するモータの仕様のみが変更された場合には、モータハウジング側の構成のみを変更すれば済むため、モータハウジング及び取り付けフランジの部分の全体を設計し直す場合に比べてコストの低減を図ることができる。
<第2の発明>
第2の発明は、第1の発明に適用されるもので、本発明においては、取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部の内側に位置する部分とモータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットが介在している。
第2の発明は、第1の発明に適用されるもので、本発明においては、取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部の内側に位置する部分とモータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットが介在している。
上記のように、取り付けフランジの主板部のインロー凸部の内側に位置する部分とモータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットを介在させておくと、取り付けフランジの主板部のインロー凸部の内側に位置する部分とモータハウジングの端部壁との間を通して雨水などが通過するのを防ぐことができるため、モータに雨水がかかった場合に、その雨水が取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間を通して回転軸側に侵入するのを防ぐことができ、該雨水などが回転軸を伝わって負荷側に侵入するのを防ぐことができる。
取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部の内側に位置する部分とモータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットを介在させるには、例えば、モータハウジングの端部壁の、取付フランジのインロー凸部の内側に配置される部分に液体ガスケットを塗布してから各接合スポットにトックス加締めを施すようにすればよい。
モータハウジングの端部壁の、取付フランジのインロー凸部の内側に配置される部分に液体ガスケットを塗布してから各接合スポットにトックス加締めを施すと、取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間に介在する液体ガスケットが圧縮されて、取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間の隙間内に広がり、このガスケットがフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間の隙間を埋めるため、取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間にシールを形成することができる。
このように液体ガスケットを用いて取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間にシールを形成する場合に、取り付けフランジとモータハウジングとを接合する各接合スポットを溶接により接合したとすると、液体ガスケットが熱により劣化してしまうため、シールを形成することができない。
これに対し、本発明では、各接合スポットをトックス加締めにより冷間で接合するため、液体ガスケットを劣化させることなく取り付けフランジをモータハウジングに接続することができる。
取り付けフランジとモータハウジングの端部壁との間をネジやリベットなどの締結手段により接続した場合には、締結手段が取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁とを貫通するため、その貫通部でシールが破られるおそれがあるが、本発明のように両者を接合した場合には、各接合スポットに貫通部が形成されることがないため、シール性が損なわれることはない。従って、本発明によれば、モータハウジングの端部壁と取り付けフランジとの間の接合部のシールを完全にして、取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間を通して雨水などが侵入するのを確実に防ぐことができる。
<第3の発明>
第3の発明は、第2の発明に適用されるもので、本発明においては、液体ガスケットが接着性を有している。
第3の発明は、第2の発明に適用されるもので、本発明においては、液体ガスケットが接着性を有している。
液体ガスケットは必ずしも接着性を有している必要はないが、接着性を有する液体ガスケットを用いると、取り付けフランジとモータハウジングとの接合強度を更に高めることができる。
<第4の発明>
第4の発明は、第2の発明又は第3の発明に適用されるもので、本発明においては、モータハウジング及び取り付けフランジが金属製板材の成形加工品からなり、取り付けフランジのインロー凸部の周壁部は、その頂部で板材が折り返されることにより二重構造とされている。また取り付けフランジのインロー凸部の周壁部が二重構造とされることにより該インロー凸部の周壁部の内側に形成された隙間が液体ガスケットを溜める液溜め部となっている。
第4の発明は、第2の発明又は第3の発明に適用されるもので、本発明においては、モータハウジング及び取り付けフランジが金属製板材の成形加工品からなり、取り付けフランジのインロー凸部の周壁部は、その頂部で板材が折り返されることにより二重構造とされている。また取り付けフランジのインロー凸部の周壁部が二重構造とされることにより該インロー凸部の周壁部の内側に形成された隙間が液体ガスケットを溜める液溜め部となっている。
上記のように、取り付けフランジを金属板の成形加工品として、取り付けフランジのインロー凸部の周壁部を二重構造にし、該インロー凸部の周壁部の内側に形成された隙間を液体ガスケットを溜める液溜め部にしておくと、取り付けフランジとモータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットを介在させて、各接合スポットを加締めた際に、液体ガスケットがインロー凸部の周壁部よりも外側の領域に拡散するのを防ぐことができるため、インロー凸部の内側で取り付けフランジの主板部とモータハウジングの端部壁との間に施したシールが薄くなって、そのシール性能が低下するのを防ぐことができる。
<第5の発明>
第5の発明は、第1の発明ないし第4の発明の何れかに適用されるもので、下記の構成を有している。
(5.1) 取り付けフランジの主板部は、その外縁が、モータハウジングの周壁部の周方向に沿って延び、該周壁部の径方向に相対する1対の円弧状部分と、該1対の円弧状部分の隣り合う端部から前記モータハウジングの周壁部の径方向の外側に突出して、前記1対の円弧状部分が相対する方向に対して直角な方向に相対する1対の突出部分とを有する輪郭形状を持つように形成されている。
(5.2) 取り付けフランジの側壁部の被固定部は、主板部の外縁の前記1対の円弧状部分に沿う部分に設定されている。
(5.3) 取り付けフランジの主板部の外縁の1対の突出部分の内側の部分が取り付けフランジの一対の耳部となっていて、取り付けフランジを前記回転軸が駆動する負荷に対して固定する締結具を貫通させるための取付け孔が前記耳部に形成されている。
第5の発明は、第1の発明ないし第4の発明の何れかに適用されるもので、下記の構成を有している。
(5.1) 取り付けフランジの主板部は、その外縁が、モータハウジングの周壁部の周方向に沿って延び、該周壁部の径方向に相対する1対の円弧状部分と、該1対の円弧状部分の隣り合う端部から前記モータハウジングの周壁部の径方向の外側に突出して、前記1対の円弧状部分が相対する方向に対して直角な方向に相対する1対の突出部分とを有する輪郭形状を持つように形成されている。
(5.2) 取り付けフランジの側壁部の被固定部は、主板部の外縁の前記1対の円弧状部分に沿う部分に設定されている。
(5.3) 取り付けフランジの主板部の外縁の1対の突出部分の内側の部分が取り付けフランジの一対の耳部となっていて、取り付けフランジを前記回転軸が駆動する負荷に対して固定する締結具を貫通させるための取付け孔が前記耳部に形成されている。
本発明によれば、取り付けフランジを、モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、該主板部からモータハウジングと反対側に突出した円筒状のインロー凸部と、インロー凸部の内側で主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、該主板部の外縁からモータハウジング側に突出した側壁部とを備えた構造として、取り付けフランジの主板部のインロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に、第1の接合スポットをモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定するとともに、取り付けフランジの側壁部の各被固定部に第2の接合スポットをモータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定して、取り付けフランジの各第1の接合スポット及び各第2の接合スポットをそれぞれモータハウジングの端部壁及び周壁部にトックス加締めにより接合するようにしたので、取り付けフランジをモータハウジングに強固に固定することができる。また各接合スポットの接合は冷間で行われるため、取り付けフランジの各部が変形してモータの回転軸と負荷の入力軸との接続に支障を来す事態が生じるのを防ぐことができる。
上記のように、本発明によれば、取り付けフランジとモータハウジングとの間の接続部の機械的強度の低下や取り付けフランジの各部の機械的精度の低下を招くおそれを生じさせることなく、モータハウジングと取り付けフランジを別体に構成することができる。従って本発明によれば、負荷のモータ取付部の構成が変更された場合には、取り付けフランジの仕様の変更のみを行えばよく、また負荷のモータ取付部の構成はそのままで、負荷が要求するモータの仕様のみが変更された場合には、モータハウジング側の構成のみを変更すれば済むため、モータハウジング及び取り付けフランジの部分の全体を設計し直す場合に比べてコストの低減を図ることができる。
特に本願に開示された第2の発明又は第3の発明によれば、取り付けフランジのインロー部の周壁部よりも内側の領域でモータハウジングの端部壁と取り付けフランジとの間を液体ガスケットによりシールしたため、取り付けフランジの主板部の外周寄りの領域とモータハウジングの端部壁の外周寄りの領域との間から侵入した雨水などがインロー凸部の周壁部よりも内側の領域に侵入するのを防ぐことができ、雨水などが回転軸を伝わって負荷側に侵入して負荷を劣化させる事態が生じるのを防ぐことができる。
以下本発明に係る電動モータの一実施形態について詳細に説明する。
図1ないし図4は、本実施形態に係る電動モータ1の全体的な構成を示したもので、これらの図において、2はモータハウジング、3はモータハウジング2内に収容されたモータ本体(図4参照)、4はモータ1を負荷に取り付けるために、モータハウジング2の軸線方向の一端に固定された取り付けフランジ、5は、モータハウジング2の軸線方向の他端に形成された開口部を閉じる蓋部材である。
図1ないし図4は、本実施形態に係る電動モータ1の全体的な構成を示したもので、これらの図において、2はモータハウジング、3はモータハウジング2内に収容されたモータ本体(図4参照)、4はモータ1を負荷に取り付けるために、モータハウジング2の軸線方向の一端に固定された取り付けフランジ、5は、モータハウジング2の軸線方向の他端に形成された開口部を閉じる蓋部材である。
図5及び図6に示されているように、モータハウジング2は、周壁部200と該周壁部200の軸線方向の一端を閉じる端部壁201とを有する円筒状の形状に形成されていて、端部壁201の中央部には、軸受を嵌合させて保持する円筒部を有する軸受保持部203が形成されている。図6に示されているように、モータハウジング2の軸線方向の他端は開口部204となっており、開口部204の外周部には、開口部204を閉じる蓋部材5を取り付ける際に用いる外フランジ205が形成されている。
図4に示されているように、モータ本体3は、環状のステータコア301と、ステータコア301のスロットに巻回された多相の電機子コイル302とを有して、中心軸線をモータハウジング2の中心軸線に一致させた状態でモータハウジング2の内側に挿入されたステータ303と、ロータコア304とロータコア304の外周に取り付けられた永久磁石305とを備えて、ステータ303の内側に該ステータと中心軸線を共有した状態で配置されたロータ306と、ロータ306の軸心部を貫通した状態で設けられた回転軸307とを備えている。
図示の例では、モータの特性を改善するために、界磁の構成を異ならせて軸線方向に並べて配置された2つの分割ロータ306A及び306Bによりロータ306が構成されているが、本発明においてこのようなロータを用いることは必須ではない。
なお本実施形態の電動モータは、ロータの回転角度位置に応じてステータ側のコイルの励磁を切り換えることによりロータを回転させるブラシレスDCモータであるが、本発明はモータの形式の如何に関わりなく実施することができ、ブラシ付きのモータなどにも本発明を適用することができるのはもちろんである。
モータ本体3の回転軸307の軸線方向の一端307a側は、モータハウジング2の軸線方向の一端を閉じる端部壁201の中央に設けられた環状の軸受保持部203の内側に嵌合されて保持された第1の軸受6により回転自在に支持され、回転軸307の軸線方向の他端307b側は、モータハウジング2の軸線方向の他端の開口部204を閉じるように取り付けられた蓋部材5の中央に設けられた環状の軸受保持部501の内側に保持された第2の軸受7により回転自在に支持されている。第1の軸受6及び第2の軸受7は、内輪と外輪との間にボールを保持した周知の球軸受けで、それぞれの外輪を軸受保持部203及び501の内側に圧入した状態で設けられている。
図7ないし図11に示されているように、取り付けフランジ4は、モータハウジング2の端部壁201に接した状態で配置される平板状の主板部401と、主板部401からモータハウジング2と反対側に突出した状態で設けられて回転軸307が負荷の入力軸に連結される際に該負荷側に設けられたインロー凹部(図示せず。)に嵌合される円筒状のインロー凸部402と、回転軸307を外部に導出するためにインロー凸部402の内側で主板部401を貫通した回転軸導出用開口部403と、主板部401の外縁からモータハウジング2側に突出した側壁部404とを備えている。
図示の例では、モータハウジング2の端部壁201の中央部に設けられた軸受保持部203の外端部が回転軸導出用開口部403の内側に配置され(図4参照)、第1の軸受5の内輪に嵌合された回転軸307の一端307aが回転軸導出用開口部403の中央部からインロー凸部402の内側に導出されている。インロー凸部402の内側に導出された回転軸307の一端307aには、このモータが駆動する負荷(図示せず。)の入力軸を回転軸307に連結するために用いるカップリング8が取り付けられている。
本実施形態では、図7に示されているように、取り付けフランジ4の主板部401の外縁が、モータハウジング2の周壁部の周方向に沿って延びていて該周壁部の径方向に相対する1対の円弧状部分401a,401bと、これら1対の円弧状部分401a,401bの隣り合う端部からモータハウジングの周壁部の径方向の外側に山形に突出した形状を持って、1対の円弧状部分401a,401bが相対する方向に対して直角な方向に相対する1対の突出部分401c,401dとを有する輪郭形状を持つように,主板部401が形成されている。
そして、取り付けフランジ4の側壁部404の各部のうち、主板部401の外縁の1対の円弧状部分401a,401bに沿う部分に側壁部404の被固定部404a,404bが設定され、これらの被固定部404a,404bの内周面がモータハウジング2の周壁部の外周面に外接されている。
また本実施形態では、取り付けフランジ4の主板部401の外縁の1対の突出部分401c,401dの内側の部分が取り付けフランジ4の一対の耳部4c、4dとなっていて、これらの耳部に、取り付けフランジ4を負荷に対して固定するために用いるボルト等の締結具を貫通させるための取付け孔405c、405dが形成されている。
本実施形態では、モータハウジング2及び取り付けフランジ4が、金属製板材の成形加工品からなっている。金属製板材を成形加工する方法は任意であるが、本実施形態では、鋼板をプレス加工することにより、モータハウジング2及び取り付けフランジ4が形成されていて、図4及び図9に見られるように、取り付けフランジ4のインロー凸部402の周壁部402aは、その頂部で鋼板が折り返されることにより二重構造とされている。
本実施形態では、取り付けフランジ4をモータハウジング2に固定するため、取り付けフランジ4の主板部401のインロー凸部402と回転軸導出用開口部403との間に形成された環状の領域に、複数の第1の接合スポットがモータハウジングの周壁部の周方向に間隔をあけて設定されるとともに、取り付けフランジ4の側壁部404の被固定部404a,404bのそれぞれに第2の接合スポットが、モータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定される。本実施形態では、第2の接合スポットが、モータハウジング2の軸受保持部203よりも開口部204側に位置させて設けられる。
本実施形態では、図2に示されているように、インロー凸部402と回転軸導出用開口部403との間に形成された環状の領域に、6個の第1の接合スポットS11~S16が、モータハウジングの周壁部の周方向に間隔をあけて設定されている。
また図1に示されているように、取り付けフランジ4の側壁部404の被固定部404aに3個の第2の接合スポットS21~S23がモータハウジングの周方向に間隔をあけて設定されている。また図示してないが、取り付けフランジ4の側壁部404の被固定部404bにも、3個の第2の接合スポットS21~S23が、モータハウジングの周方向に間隔をあけて設定されている。
そして、第1の接合スポットS11~S16のそれぞれがモータハウジング2の端部壁201にトックス加締めにより接合されるとともに、第2の接合スポットS21~S22のそれぞれが、モータハウジング2の周壁部200にトックス加締めにより接合されている。
トックス加締めは、図12に示すように、重ね合わせた2枚の金属板M1、M2を雌型Dfと雄型Dmとの間に配置して、雄型Dmの型部Dm1により、金属板M1、M2の一部(被接合部)を雌型Dfの型穴Df1内に押し込んで加締めることにより両金属板の接合スポットを冷間で接合する周知の接合方法である。この接合方法では、型Df、Dmの成形部の形状を工夫しておくことにより、例えば図13に示されているように、雄型側の金属板M1の一部M1aを雌型側の金属板M2の一部に食い込ませるように変形させて、雄型側の金属板M1の一部と雌型側の金属板M2の一部とを噛み合わせた状態にするため、両金属板の各接合スポットSを強固に接合することができる。
本実施形態のように、モータハウジング及び取り付けフランジに接合スポットを多数設定する場合には、雄型と雌型とを接合スポットの数だけ備えた加工機を用意しておいて、各接合スポットを対応する型により成形するようにすることにより、複数の接合スポットの接合を同時に行うことができ、取り付けフランジとモータハウジングとの接続を能率よく行うことができる。また本実施形態のように、第2の接合スポットをモータハウジングの軸受保持部203よりも開口部204側に設定しておくと、十分な大きさと強度とを有する型を備えた加工機をモータハウジング内に挿入することができるため、各接合スポットを十分な大きさとして各接合スポットの接合強度を確保することができるだけでなく、加工機の寿命を長くすることができる。
本発明に係る電動モータでは、負荷に取り付ける際に、取り付けフランジ4に設けられたインロー凸部402を利用して、モータの回転軸と負荷の入力軸との位置合わせを行うため、取り付けフランジ4をモータハウジングに接続する際に熱歪みによりインロー凸部402が変形すると、負荷へのモータの取付に支障を来すことになる。また取り付けフランジ4をモータハウジングに接続する際にモータハウジング2の端部壁201に設けられた軸受保持部203が熱歪みにより変形すると、モータの回転軸と負荷の入力軸との同軸性が保たれなくなるため、モータの取り付けに支障を来すことになる。従って、金属を接合する手段として、広く用いられているスポット溶接を採用する場合には、本実施形態のように、インロー凸部及びモータハウジングの軸受保持部に近接した位置に多数の接合スポットを設定することは困難である。
これに対し、本実施形態のように、トックス加締めにより各接合スポットを接合するようにすれば、インロー凸部402や軸受保持部203が熱歪みにより変形するおそれがないため、取り付けフランジ上の限られたスペースに必要な個数の接合スポットを設定して、十分な接合強度を持たせて取り付けフランジをモータハウジングに接合することができる。
モータが雨水に曝される環境で使用される場合には、モータ内に雨水が浸入するのを防ぐための措置を講じておく必要がある。例えば、電動パワーステアリングに用いる電動モータでは、モータ内に雨水が浸入すると、モータの回転軸を伝ってステアリング装置内に水が侵入して装置を劣化させるおそれがある。万一ステアリング装置が故障してステアリング操作のアシストを行うことができなくなると、運転に支障を来すことになる。従って、このような用途のモータでは、モータと負荷との接続部付近に水が侵入するのを防ぐための措置を講じておくことが特に重要である。
そこで本実施形態では、取り付けフランジ4の主板部401をモータハウジング2の端部壁201に接続した状態で、該主板部401とモータハウジングの端部壁201との間に液体ガスケットを介在させておくことにより、取り付けフランジ4の主板部401とモータハウジング2の端部壁201との間のシールを図る。
このように、液体ガスケットにより取り付けフランジ4とモータハウジング2の端部壁との間の接合部のシールを図る場合には、第1の接合スポットS11~S16にトックス加締めを施す前に、モータハウジング2の端部壁201の各部のうち、取り付けフランジ4のインロー凸部201の周壁部402aよりも内側に配置されることになる部分にシリコン系などの液状の液体ガスケット剤を塗布しておき、しかる後に第1の接合スポットS11~S16に同時にトックス加締めを施す。第1の接合スポットS11~S16に同時にトックス加締めを施すと、塗布された液体ガスケットが取付フランジ4の主板部401とモータハウジング2の端部壁との間の隙間に広がって、取り付けフランジ4とモータハウジング2の端部壁201との間の突き合わせ部のシールを構成する。
本実施形態においては、モータハウジング及び取り付けフランジが金属製板材の成形加工品からなっていて、取り付けフランジのインロー凸部の周壁部402aが、その頂部で板材が折り返されることにより二重構造とされている。本実施形態では、図14に示されているように、取り付けフランジ4のインロー凸部402の周壁部402aが二重構造とされることにより該インロー凸部の周壁部402aの内側に形成された隙間dが液体ガスケットGを溜める液溜め部となっている。
上記のように、取り付けフランジ4のインロー凸部402の周壁部を二重構造にして、該インロー凸部402の周壁部の内側に形成された隙間を液体ガスケットを溜める液溜め部にしておくと、取り付けフランジ4とモータハウジングの端部壁201との間に液体ガスケットGを介在させた状態で、第1の接合スポットS11~S16を加締めた際に、液体ガスケットGがインロー凸部402の周壁部402aよりも外側の領域にまで拡散して液体ガスケットの厚みが薄くなるのを防ぐことができるため、インロー凸部402の内側で取り付けフランジ4の主板部401とモータハウジングの端部壁との間に施したシールの性能が低下するのを防ぐことができる。
本実施形態では、取り付けフランジ4の主板部401のインロー凸部402と回転軸導出用開口部403との間に位置する領域に複数設定した第1の接合スポットS11~S16と、取り付けフランジ4の側壁部404の被固定部404a、404bに複数設定した第2の接合スポットS21~S23との双方をトックス加締めにより接合している。このような構造にしておくと、モータの軸線方向に沿って取り付けフランジ4に作用する外力とモータの径方向に沿って取り付けフランジ4に作用する外力との双方に対して取り付けフランジの取り付け強度を高めることができるため、モータハウジングに取り付けフランジを一体に設けていた従来のモータと比べて遜色がない機械的強度を取り付けフランジ4とモータハウジング2との結合部に持たせることができ、取り付けフランジをモータハウジングと別体に設けたことによりモータの機械的強度に対する信頼性が低下するおそれを無くすことができる。また取り付けフランジ4とモータハウジング2との結合部の機械的強度が十分でないと、モータハウジング及び取り付けフランジの結合部付近で振動が生じ易くなるため、モータ駆動時に生じる騒音が大きくなるおそれがあるが、本実施形態のように構成しておくと、取り付けフランジ4とモータハウジング2との結合部の機械的強度を高めることができるため、モータハウジングと取り付けフランジとを別体に構成したことによりモータ駆動時に騒音が増加するのを防ぐことができる。
従って本発明によれば、モータハウジングと取り付けフランジを別体として、しかもモータハウジングと取付フランジとの結合部の機械的強度が高い取り付けフランジ付きのモータハウジングを得ることができる。このように構成しておくと、負荷のモータ取付部の構成が変更された場合には、取り付けフランジの仕様の変更のみを行えばよく、また負荷のモータ取付部の構成はそのままで、負荷が要求するモータの仕様のみが変更された場合には、モータハウジング側の構成のみを変更すればよいため、モータハウジング及び取り付けフランジの部分の全体を設計し直す場合に比べてコストの低減を図ることができる。
1 電動モータ
2 モータハウジング
200 モータハウジングの周壁部
201 モータハウジングの端部壁
203 軸受保持部
204 モータハウジングの開口部
205 外フランジ
3 モータ本体
301 ステータコア
302 電機子コイル
303 ステータ
304 ロータコア
305 永久磁石
306 ロータ
307 回転軸
4 取り付けフランジ
401 取付フランジの主板部
401a,401b 主板部の外縁の1対の円弧状部分
401c、401d 主板部の外縁の1対の突出部分
402 取付フランジのインロー凸部
403 取付フランジの回転軸導出用開口部
404 取付フランジの側壁部
404a,404b 取付フランジの側壁部の被固定部
405c,405d 取り付け孔
4c,4d 取り付けフランジの耳部
5 蓋部材
S11~S16 第1の接合スポット
S21~S23 第2の接合スポット
2 モータハウジング
200 モータハウジングの周壁部
201 モータハウジングの端部壁
203 軸受保持部
204 モータハウジングの開口部
205 外フランジ
3 モータ本体
301 ステータコア
302 電機子コイル
303 ステータ
304 ロータコア
305 永久磁石
306 ロータ
307 回転軸
4 取り付けフランジ
401 取付フランジの主板部
401a,401b 主板部の外縁の1対の円弧状部分
401c、401d 主板部の外縁の1対の突出部分
402 取付フランジのインロー凸部
403 取付フランジの回転軸導出用開口部
404 取付フランジの側壁部
404a,404b 取付フランジの側壁部の被固定部
405c,405d 取り付け孔
4c,4d 取り付けフランジの耳部
5 蓋部材
S11~S16 第1の接合スポット
S21~S23 第2の接合スポット
Claims (5)
- 軸線方向の一端が端部壁により閉じられ、軸線方向の他端が外部に開口し得るように構成されたモータハウジングと、前記モータハウジング内に収容されたステータ及びロータを有して前記ロータの回転軸の一端側及び他端側がそれぞれ前記モータハウジングの端部壁に保持された第1の軸受及び前記モータハウジングの軸線方向の他端を閉じる部材に保持された第2の軸受により支持されたモータ本体と、前記モータハウジングの軸線方向の一端に固定された取り付けフランジとを備えた電動モータであって、
前記取り付けフランジは、前記モータハウジングの端部壁に接した状態で配置された主板部と、前記主板部から前記モータハウジングと反対側に突出した状態で設けられて前記回転軸を該回転軸が駆動する負荷の入力軸に対して位置決めするために用いられる円筒状のインロー凸部と、前記インロー凸部の内側で前記主板部を貫通した回転軸導出用開口部と、前記主板部の外縁から前記モータハウジング側に突出した側壁部とを備え、
前記回転軸は、前記回転軸導出用開口部を通して前記インロー凸部の内側に導出され、
前記取り付けフランジの側壁部は、前記モータハウジングの周壁部の外周面に外接し得る内周面を有する被固定部を少なくとも2箇所に有して、該少なくとも2箇所の被固定部の内周面を前記モータハウジングの周壁部の外周面に接触させた状態で配置され、
前記取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部と回転軸導出用開口部との間に位置する領域に、第1の接合スポットが前記モータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定されるとともに、前記取り付けフランジの側壁部の各被固定部に第2の接合スポットが前記モータハウジングの周方向に間隔をあけて複数個設定され、
前記取り付けフランジの各第1の接合スポット及び各第2の接合スポットがそれぞれ前記モータハウジングの端部壁及び周壁部にトックス加締めにより接合されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記取り付けフランジの主板部の前記インロー凸部の内側に位置する部分と前記モータハウジングの端部壁との間に液体ガスケットが介在していることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
- 前記液体ガスケットは接着性を有していることを特徴とする請求項2に記載の電動モータ。
- 前記モータハウジング及び取り付けフランジは、金属製板材の成形加工品からなり、
前記取り付けフランジのインロー凸部の周壁部は、その頂部で板材が折り返されることにより二重構造とされ、
前記取り付けフランジのインロー凸部の周壁部が二重構造とされることにより該インロー凸部の周壁部の内側に形成された隙間が前記液体ガスケットを溜める液溜め部となっている請求項2又は3に記載の電動モータ。 - 前記取り付けフランジの主板部は、その外縁が、前記モータハウジングの周壁部の径方向に相対する1対の円弧状部分と、前記1対の円弧状部分の隣り合う端部から前記モータハウジングの周壁部の径方向の外側に突出して前記1対の円弧状部分が相対する方向に対して直角な方向に相対する1対の突出部分とを有する輪郭形状を持つように形成され、
前記取り付けフランジの側壁部の被固定部は、前記主板部の外縁の前記1対の円弧状部分に沿う部分に設定され、
前記取り付けフランジの主板部の外縁の前記1対の突出部分の内側の部分が前記取り付けフランジの一対の耳部となっていて、前記取り付けフランジを負荷に対して固定する締結具を貫通させるための取付け孔が前記耳部に形成されていること、
を特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の電動モータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/028500 WO2020026314A1 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 電動モータ |
JP2020533913A JP7066303B2 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 電動モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/028500 WO2020026314A1 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 電動モータ |
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Publication Number | Publication Date |
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WO2020026314A1 true WO2020026314A1 (ja) | 2020-02-06 |
Family
ID=69231189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2018/028500 WO2020026314A1 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 電動モータ |
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WO (1) | WO2020026314A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024100883A1 (ja) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 株式会社ジェイテクト | 電動駆動装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012046380A1 (ja) * | 2010-10-06 | 2012-04-12 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
JP2016052214A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-11 | 日本精工株式会社 | 電動モータとその制御装置との接続部品及びこれを用いた電動モータとその制御装置との接続構造、並びに、これを用いた電動パワーステアリング装置、電動アクチュエータ、及び、車両 |
-
2018
- 2018-07-30 JP JP2020533913A patent/JP7066303B2/ja active Active
- 2018-07-30 WO PCT/JP2018/028500 patent/WO2020026314A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
WO2012046380A1 (ja) * | 2010-10-06 | 2012-04-12 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
JP2016052214A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-11 | 日本精工株式会社 | 電動モータとその制御装置との接続部品及びこれを用いた電動モータとその制御装置との接続構造、並びに、これを用いた電動パワーステアリング装置、電動アクチュエータ、及び、車両 |
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WO2024100883A1 (ja) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 株式会社ジェイテクト | 電動駆動装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7066303B2 (ja) | 2022-05-13 |
JPWO2020026314A1 (ja) | 2021-08-02 |
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