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WO2019123952A1 - ロータおよびモータ - Google Patents

ロータおよびモータ Download PDF

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WO2019123952A1
WO2019123952A1 PCT/JP2018/042841 JP2018042841W WO2019123952A1 WO 2019123952 A1 WO2019123952 A1 WO 2019123952A1 JP 2018042841 W JP2018042841 W JP 2018042841W WO 2019123952 A1 WO2019123952 A1 WO 2019123952A1
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WO
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rotor
shaft
rotor core
fitting
convex portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/042841
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
知輝 伊賀
Original Assignee
日本電産株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社 filed Critical 日本電産株式会社
Priority to JP2019560895A priority Critical patent/JPWO2019123952A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to a rotor and a motor.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a shaft and a rotor core are key-fitted.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a rotor that can suppress slippage between a rotor core and a shaft.
  • a rotor according to one aspect of the present invention is a rotor used for an inner rotor type motor, and is supported by a shaft centered on a vertically extending central axis, a rotor core fixed to the shaft, and the rotor core And a rotor magnet.
  • the rotor core is provided with a central hole into which the shaft is press-fitted.
  • the inner circumferential surface of the central hole is provided with a plurality of fitting convex portions that protrude inward in the radial direction along the circumferential direction and contact the shaft at a tip end surface.
  • the outer circumferential surface of the shaft is provided with a groove extending along the axial direction and facing the tip surface in the radial direction.
  • a rotor capable of suppressing idling of the rotor core and the shaft.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the central axis of the motor of one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of a rotor core of an embodiment.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a rotor of one embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region IV of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of a rotor core of a modification.
  • the Z axis is shown as appropriate.
  • the Z-axis direction of each drawing is a direction parallel to the axial direction of the central axis J shown in FIG. Further, in the following description, the positive side (+ Z side) in the Z-axis direction is referred to as "upper side”, and the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is referred to as "lower side”. Note that the upper and lower sides are directions used merely for the purpose of explanation, and do not limit the actual positional relationship or direction.
  • a direction (Z-axis direction) parallel to the central axis J is simply referred to as “axial direction” or “vertical direction”, and a radial direction centered on the central axis J is simply referred to as “radial direction”.
  • the circumferential direction around the central axis J that is, around the axis of the central axis J, is simply referred to as “circumferential direction”.
  • plane view means a state viewed from the axial direction.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the central axis J of the motor 1 according to one embodiment.
  • the motor 1 includes a rotor 3, a stator 10, a housing 2, a bearing holder 5, an upper bearing 6A, and a lower bearing 6B.
  • the motor 1 of the present embodiment is an inner rotor type motor in which the rotor 3 is disposed radially inside the stator 10.
  • the housing 2 is in the form of a cylinder that opens upward.
  • the housing 2 accommodates the rotor 3, the stator 10 and the bearing holder 5.
  • the housing 2 has a cylindrical portion 2a and a bottom 2b.
  • the cylindrical portion 2 a surrounds the stator 10 from the outer side in the radial direction.
  • the bottom 2b is located at the lower end of the cylindrical portion 2a.
  • a lower bearing holding portion 2c for holding the lower bearing 6B is provided at the center of the bottom portion 2b in plan view.
  • the bearing holder 5 is located above the stator 10.
  • the bearing holder 5 is held on the inner peripheral surface of the housing 2.
  • the bearing holder 5 holds the upper bearing 6A in the upper bearing holding portion 5a.
  • the stator 10 is annularly disposed around the central axis J.
  • the stator 10 is located radially outward of the rotor 3.
  • the stator 10 is radially opposed to the rotor 3 via a gap.
  • the stator 10 is fixed to the inner circumferential surface of the housing 2.
  • the stator 10 has an annular stator core 11, a pair of insulators 14 mounted on the stator core 11 in the vertical direction, and a coil 13 mounted on the stator core 11 via the insulators 14.
  • the rotor 3 is used for an inner rotor type motor 1.
  • the rotor 3 rotates around a central axis J extending in the vertical direction.
  • the rotor 3 has a shaft 90, a plurality of rotor cores 30, and a plurality of rotor magnets 3b.
  • the shaft 90 extends in the vertical direction around a central axis J extending in the vertical direction (axial direction).
  • the shaft 90 has a circular cross-sectional shape orthogonal to the central axis J.
  • the shaft 90 is rotatably supported around the central axis J by the upper bearing 6A and the lower bearing 6B.
  • Rotor core 30 is fixed to outer circumferential surface 90 a of shaft 90.
  • the rotor 3 of the present embodiment is provided with two rotor cores (first rotor core 30A and second rotor core 30B) aligned in the axial direction.
  • the first rotor core 30A and the second rotor core 30B have the same shape. In the present specification, when the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are not distinguished from one another, these are simply referred to as the rotor core 30.
  • the rotor magnets 3b are fixed to the outer peripheral surfaces of the first rotor core 30A and the second rotor core 30B, respectively. That is, the rotor magnet 3 b is supported by the rotor core 30.
  • the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are fixed to the shaft 90 in a state where the magnetic poles of the rotor magnet 3b are shifted in the circumferential direction. That is, the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are arranged to be mutually offset in the rotational direction at a predetermined skew angle. Thereby, the cogging torque of the motor 1 can be reduced.
  • the rotor 3 exemplifies the case of having two rotor cores 30.
  • the rotor 3 may have three or more rotor cores disposed with a skew angle.
  • the rotor core 30 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 39 along the axial direction.
  • the plurality of electromagnetic steel plates 39 have the same shape. Therefore, the shape of the rotor core 30 viewed from the axial direction matches the shape viewed from the axial direction of each of the electromagnetic steel plates 39.
  • FIG. 2 is a plan view of the rotor core 30 according to one embodiment.
  • the rotor core 30 extends in a uniform cross section along the axial direction.
  • the rotor core 30 has a substantially polygonal outer shape when viewed in the axial direction.
  • the rotor core 30 is octagonal when viewed in the axial direction. That is, the rotor core 30 of the present embodiment is an octagonal prism.
  • the rotor core 30 has eight holding surfaces 30 a facing radially outward.
  • the eight holding surfaces 30 a constitute the outer peripheral surface of the rotor core 30.
  • the holding surfaces 30a are arranged along the circumferential direction.
  • the holding surface 30a is a surface orthogonal to the radial direction.
  • the rotor magnet 3b is fixed to the holding surface 30a via an adhesive or the like.
  • the rotor magnet 3b may be fixed by a cylindrical rotor cover. Therefore, eight rotor magnets 3b are provided in the rotor 3 of the present embodiment.
  • the eight rotor magnets 3b are arranged alternately in the magnetic pole direction along the circumferential direction.
  • the number of holding surfaces 30a of the rotor core 30 and the number of rotor magnets 3b provided on the rotor 3 are an example, and the present invention is not limited to this embodiment.
  • the rotor core 30 is provided with a plurality of through holes 35.
  • the rotor core 30 is provided with eight through holes 35.
  • the through hole 35 penetrates in the axial direction.
  • the plurality of through holes 35 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the inside of the through hole 35 is a cavity.
  • the rotor core 30 is provided with a central hole 31 located at the center in plan view.
  • the central hole 31 penetrates in the axial direction.
  • the central hole 31 is substantially circular around the central axis J.
  • the shaft 90 is press-fitted into the central hole 31.
  • a plurality of fitting projections 32 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31.
  • eight fitting convex portions 32 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31.
  • the number of fitting projections 32 matches the number of rotor magnets 3 b and the number of through holes 35. Further, one rotor magnet 3 b is provided on the radial outside of one fitting protrusion 32.
  • the inner circumferential surface of the central hole means a surface which constitutes the central hole in the rotor core.
  • the plurality of fitting projections 32 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the fitting convex portion 32 protrudes radially inward.
  • the fitting convex portion 32 has a tip surface 32 a facing inward in the radial direction.
  • the tip end surface 32a has an arc shape centering on the central axis J, and extends uniformly along the axial direction.
  • the fitting convex portion 32 contacts the shaft 90 at the tip end surface 32 a.
  • one through hole 35 is provided on the radial outside of one fitting protrusion 32.
  • the inside of the through hole 35 is a cavity. Therefore, as compared with the case where a resin material or the like is filled in the through hole 35, the fitting convex portion 32 located inward of the through hole 35 in the radial direction can be easily deformed.
  • the inside of the through hole 35 may be filled with a resin material or the like which is more easily elastically deformed than the material forming the rotor core 30. In such a case, due to the difference in elastic modulus between the material of the rotor core 30 and the material filled in the through hole 35, the fitting convex portion 32 is easily deformed radially outward.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the rotor 3.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region IV of FIG.
  • a plurality of (four in the present embodiment) groove portions 91 are provided on the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90.
  • the plurality of groove portions 91 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the grooves 91 extend linearly along the axial direction.
  • the groove portion 91 faces the tip end surface 32 a of the fitting convex portion 32 in the radial direction.
  • the eight fitting projections 32 include four first fitting projections 32A and four second fitting projections 32B.
  • the first fitting projection 32A faces the groove 91 at the tip end face 32a.
  • the second fitting convex portion 32B does not face the groove portion 91 at the tip end surface 32a. That is, the second fitting convex portion 32B contacts the outer peripheral surface 90a of the shaft 90 in the entire area of the tip end surface 32a.
  • the first fitting convex portion 32A and the second fitting convex portion 32B have the same shape. That is, in the state before press-fitting of the shaft 90, the first fitting convex portion 32A and the second fitting convex portion 32B have the same projecting height and the same width dimension in the circumferential direction.
  • the groove portion 91 has a V-like shape in which the width in the circumferential direction becomes narrower toward the inside in the radial direction.
  • the groove portion 91 has a pair of side surfaces 91 b and a bottom surface 91 a.
  • the pair of side surfaces 91 b extend radially outward from the bottom surface 91 a.
  • the pair of side surfaces 91 b extends in the direction away from each other as it goes radially outward.
  • the bottom surface 91 a faces radially outward.
  • the bottom surface 91a smoothly connects the lower ends of the pair of side surfaces 91b.
  • the cross-sectional shape of the groove part 91 is not limited to this embodiment.
  • the cross-sectional shape of the groove portion 91 may be a rectangular shape or an arc shape.
  • the groove portion 91 can be formed, for example, by pressing a tool having a V-shaped tip portion against the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90 and moving it in the axial direction. Thereby, the outer peripheral surface 90a of the shaft 90 pressed against the tool is plastically deformed, and the V-shaped groove portion 91 is formed. Moreover, when forming the groove part 91 through such a process, the convex part by plastic deformation is shape
  • the distal end surface 32a of the first fitting convex portion 32A facing the groove portion 91 is deformed convex portion 32b which is deformed by contact with the shaft 90 and enters the groove portion 91, and positions on both sides in the circumferential direction of the deformed convex portion 32b And a pair of contact portions 32c.
  • the tip end surface 32a of the first fitting projection 32A contacts the outer peripheral surface 90a of the shaft 90 at the contact portion 32c.
  • the fitting convex portion 32 elastically deforms outward in the radial direction.
  • the distal end surface 32 a of the first fitting convex portion 32 ⁇ / b> A receives no stress from the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90 in a region facing the groove portion 91.
  • the rate of elastic deformation becomes smaller compared to the other regions.
  • the deformation convex part 32b is provided in the front end surface 32a of the 1st fitting convex part 32A.
  • FIG. 4 illustrates the ratio of the dimension (height dimension) in the radial direction of the deformation convex portion 32b to the depth dimension of the groove portion 91 for the purpose of emphasizing the deformation convex portion 32b. is there.
  • the depth dimension of the groove 91 is, for example, 10% or less of the diameter of the shaft 90.
  • the height dimension of the deformation convex portion is, for example, 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • a surface pressure is generated in a region (contact portion 32c) which is the tip end surface 32a of the first fitting projection 32A and in contact with the outer peripheral surface 90a of the shaft 90.
  • no surface pressure is generated in the region (deformed convex portion 32 b) which is the tip surface 32 a of the first fitting convex portion 32 ⁇ / b> A and faces the groove portion 91.
  • the groove 91 extends in the axial direction. According to the present embodiment, at the tip end surface 32a, the boundary where the surface pressure changes extremely is provided linearly along the axial direction.
  • the shaft 90 is deformed at the boundary portion by providing the boundary portion where the surface pressure changes extremely on the front end surface 32a, and the front end surface 32a of the first fitting convex portion 32A against the outer peripheral surface 90a of the shaft 90 Sliding can be suppressed, and slippage between the rotor core 30 and the shaft 90 can be suppressed.
  • the distal end surface 32 a of the first fitting convex portion 32 ⁇ / b> A includes the deformation convex portion 32 b which intrudes into the groove portion 91.
  • the deformation convex portion 32 b contacts the side surface 91 b of the groove portion 91 at the root portion.
  • the deformation convex portion 32 b functions as an anchor when the first fitting convex portion 32 A tries to move in the circumferential direction relatively to the outer circumferential surface 90 a of the shaft 90. For this reason, it is possible to suppress that the tip end surface 32a of the first fitting convex portion 32A slips on the outer peripheral surface 90a of the shaft 90, and idle rotation of the rotor core 30 and the shaft 90 is suppressed.
  • a gap is provided between the tip of the deformation convex portion 32 b and the bottom surface 91 a of the groove portion 91. For this reason, the tip end surface 32a of the first fitting convex portion 32A can be sufficiently deformed radially inward to provide the deformed convex portion 32b.
  • the rotor core 30 contacts the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90 at the tip end surface 32 a of the fitting convex portion 32 provided on the inner peripheral surface of the central hole 31. For this reason, as compared with the case where the entire inner peripheral surface of the central hole 31 contacts the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90, the contact pressure of the contact surface becomes higher. As a result, a part of the front end surface 32a of the first fitting convex portion 32A facing the groove portion 91 easily intrudes into the groove portion 91 as the deformation convex portion 32b, and idle rotation of the rotor core 30 and the shaft 90 is caused. It can be effectively suppressed.
  • the circumferential lengths d2 and d2 of the pair of contact portions 32c positioned on both sides in the circumferential direction of the deformation convex portion 32b be equal to each other.
  • the circumferential length d1 of the deformation convex portion 32b is preferably shorter than the sum of the circumferential lengths d2 and d2 of the pair of contact portions 32c.
  • the positioning accuracy of the rotor core 30 can be enhanced while suppressing the idle rotation of the rotor core 30 with respect to the shaft 90.
  • the circumferential length d1 of the deformation convex portion 32b may be longer than the sum of the circumferential lengths d2 and d2 of the pair of contact portions 32c. In this case, the slippage suppressing effect of the deformation convex portion 32b can be enhanced.
  • the first fitting convex portions 32A and the second fitting convex portions 32B are alternately arranged along the circumferential direction.
  • the tip end surface 32a of the first fitting convex portion 32A deforms inward in the radial direction in a region facing the groove portion 91 to form a deformed convex portion 32b.
  • the tip end surface 32a of the first fitting convex portion 32A is distorted in an arc shape in contact with the outer peripheral surface 90a of the shaft 90. For this reason, when the tip end surfaces 32 a of all the fitting convex portions 32 face the groove portions 91, the coaxiality of the shaft 90 and the rotor core 30 may be reduced.
  • the fitting projection 32 includes the first fitting projection 32A facing the groove 91 and the second fitting projection 32B not facing the groove 91 in the front end face 32a. . Therefore, in the first fitting convex portion 32A, it is possible to suppress the idle rotation between the rotor core 30 and the shaft 90, and secure the coaxiality between the rotor core 30 and the shaft 90 in the second fitting convex portion 32B. it can.
  • the plurality of first fitting convex portions 32A are arranged at equal intervals in the circumferential direction. For this reason, the symmetry of the rotor core 30 can be maintained, and the variation in coaxiality between the rotor core 30 and the shaft 90 can be effectively suppressed. Furthermore, according to the present embodiment, the first fitting convex portions 32A and the second fitting convex portions 32B are alternately arranged in the circumferential direction. Therefore, the effect of suppressing the variation in the degree of coaxiality between the rotor core 30 and the shaft 90 can be enhanced.
  • the plurality of groove portions 91 may be diametrically opposed to one fitting protrusion 32.
  • at least one groove portion 91 may be provided on the outer peripheral surface 90 a of the shaft 90. That is, the plurality of fitting protrusions 32 may include at least one first fitting protrusion 32A facing the groove 91.
  • FIG. 5 is a plan view of a rotor core 130 of a modified example that can be adopted for the motor 1 of the above-described embodiment.
  • a rotor magnet 103b fixed to the outer peripheral surface 130a of the rotor core 130 is illustrated by a two-dot chain line.
  • symbol is attached
  • the modified rotor core 130 extends in the axial direction with a uniform cross section.
  • the rotor core 130 is circular around the central axis J when viewed in the axial direction. That is, in the present embodiment, the rotor core 130 is cylindrical.
  • the rotor core 130 has an outer circumferential surface 130 a facing radially outward.
  • the rotor magnet 103 b is fixed to the outer peripheral surface 130 a via an adhesive or the like.
  • the rotor magnet 103b may be fixed by a cylindrical rotor cover.
  • the rotor magnet 103b of this modification is annular.
  • a plurality of N poles and S poles are alternately arranged and magnetized along the circumferential direction. That is, the rotor magnet 103b has an annular shape in which the magnetic poles are arranged along the circumferential direction.
  • the magnetic poles of the N pole and the S pole of the rotor magnet 103b may be spirally magnetized, respectively. By magnetizing in this manner, the cogging torque of the motor can be reduced.
  • the rotors and the motors provided with the rotors of the various embodiments described above and variations thereof are mounted on an electric power steering apparatus. Moreover, these rotors and motors are not limited to the electric power steering device, and may be mounted on any device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

ロータは、インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、シャフトに固定されたロータコアと、ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備える。ロータコアには、シャフトが圧入される中央孔が設けられる。中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面でシャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられる。シャフトの外周面には、軸方向に沿って延び、径方向において先端面と対向する溝部が設けられる。

Description

ロータおよびモータ
本発明は、ロータおよびモータに関する。
モータにおいて、互いに固定されたシャフトおよびロータコアを有するロータが知られている。シャフトとロータコアとの締結構造としては、キー嵌合により固定される構造および圧入により固定される構造等が知られている。例えば、特許文献１には、シャフトとロータコアとをキー嵌合させる構造が開示されている。
特開２０１１－２５９６８９号公報
キー嵌合による固定構造を採用する場合、シャフトとロータコアとの嵌合部において、周方向に隙間が設けられる。このため、高速回転中に振動が生じる虞がある。また、ロータコアにシャフトを圧入する固定構造を採用する場合、シャフトとロータコアとの空転対策が求められる。　
本発明の一態様は、本発明の一態様は、ロータコアとシャフトとの空転を抑制できるロータを提供することを目的の一つとする。
本発明の一態様のロータは、インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備える。前記ロータコアには、前記シャフトが圧入される中央孔が設けられる。前記中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面で前記シャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられる。前記シャフトの外周面には、軸方向に沿って延び、径方向において前記先端面と対向する溝部が設けられる。
本発明の一態様によれば、ロータコアとシャフトとの空転を抑制できるロータを提供できる。
図１は、一実施形態のモータの中心軸に沿う断面模式図である。 図２は、一実施形態のロータコアの平面図である。 図３は、一実施形態のロータの部分断面図である。 図４は、図３の領域ＩＶの拡大図である。 図５は、変形例のロータコアの平面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るロータおよびモータについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。　
各図には、適宜Ｚ軸を示す。各図のＺ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる方向であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」又は「上下方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から見た状態を意味する。　
＜モータ＞

　図１は、一実施形態のモータ１の中心軸Ｊに沿う断面模式図である。モータ１は、ロータ３と、ステータ１０と、ハウジング２と、ベアリングホルダ５と、上側ベアリング６Ａと、下側ベアリング６Ｂと、を有する。本実施形態のモータ１は、ステータ１０の径方向内側にロータ３が配置されたインナーロータ型のモータである。　
ハウジング２は、上側に開口する筒状である。ハウジング２は、ロータ３、ステータ１０およびベアリングホルダ５を収容する。ハウジング２は、筒状部２ａと底部２ｂとを有する。筒状部２ａは、ステータ１０を径方向外側から囲む。底部２ｂは、筒状部２ａの下端に位置する。底部２ｂの平面視中央には、下側ベアリング６Ｂを保持する下側ベアリング保持部２ｃが設けられる。　
ベアリングホルダ５は、ステータ１０の上側に位置する。ベアリングホルダ５は、ハウジング２の内周面に保持される。ベアリングホルダ５は、上側ベアリング保持部５ａにおいて、上側ベアリング６Ａを保持する。　
ステータ１０は、中心軸Ｊ周りに環状に配置される。ステータ１０は、ロータ３の径方向外側に位置する。ステータ１０は、ロータ３と隙間を介して径方向に対向する。ステータ１０は、ハウジング２の内周面に固定される。ステータ１０は、環状のステータコア１１と、ステータコア１１に上下方向から装着された一対のインシュレータ１４と、インシュレータ１４を介してステータコア１１に装着されたコイル１３と、を有する。　
＜ロータ＞

　ロータ３は、インナーロータ型のモータ１に用いられる。ロータ３は、上下方向に延びる中心軸Ｊ周りに回転する。ロータ３は、シャフト９０と、複数のロータコア３０と、複数のロータマグネット３ｂと、を有する。シャフト９０は、上下方向（軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心として上下方向に延びる。シャフト９０は、中心軸Ｊと直交する断面形状が円形である。シャフト９０は、上側ベアリング６Ａと下側ベアリング６Ｂとによって、中心軸Ｊの軸周りに回転可能に支持される。　
ロータコア３０は、シャフト９０の外周面９０ａに固定される。本実施形態のロータ３には、軸方向に沿って並ぶ２つのロータコア（第１のロータコア３０Ａおよび第２のロータコア３０Ｂ）が設けられる。第１のロータコア３０Ａと第２のロータコア３０Ｂとは、同形状である。本明細書において、第１のロータコア３０Ａと第２のロータコア３０Ｂとを区別しない場合、これらを単にロータコア３０と呼ぶ。　
第１のロータコア３０Ａおよび第２のロータコア３０Ｂの外周面には、それぞれロータマグネット３ｂが固定される。すなわち、ロータマグネット３ｂは、ロータコア３０に支持される。　
第１のロータコア３０Ａと第２のロータコア３０Ｂとは、ロータマグネット３ｂの磁極を周方向にずらした状態でシャフト９０に固定される。すなわち、第１のロータコア３０Ａと第２のロータコア３０Ｂとは、所定のスキュー角で互いに回転方向にずらして配置される。これにより、モータ１のコギングトルクを低減できる。　なお、本実施形態において、ロータ３は、２つのロータコア３０を有する場合を例示したが、スキュー角を付与されて配置された３以上のロータコアを有していてもよい。　
ロータコア３０は、複数の電磁鋼板３９を軸方向に沿って積層して構成されている。複数の電磁鋼板３９は、同形状である。したがって、軸方向から見たロータコア３０の形状は、それぞれの電磁鋼板３９の軸方向から見た形状と一致する。　
図２は、一実施形態のロータコア３０の平面図である。　ロータコア３０は、軸方向に沿って一様な断面で延びる。ロータコア３０は、軸方向から見て、外形形状が略多角形である。本実施形態において、ロータコア３０は、軸方向から見て八角形である。すなわち、本実施形態のロータコア３０は、八角形柱である。　
ロータコア３０は、径方向外側を向く８つの保持面３０ａを有する。８つの保持面３０ａは、ロータコア３０の外周面を構成する。保持面３０ａは、周方向に沿って並ぶ。保持面３０ａは、径方向と直交する面である。保持面３０ａには、接着剤などを介してそれぞれロータマグネット３ｂが固定される。また、ロータマグネット３ｂは、筒状のロータカバーによって固定されていてもよい。したがって、本実施形態のロータ３には、８つのロータマグネット３ｂが設けられる。８つのロータマグネット３ｂは、周方向に沿って磁極の向きを交互にして配置される。　なお、ロータコア３０の保持面３０ａの数および、ロータ３に設けられるロータマグネット３ｂの数は一例であり、本実施形態に限定されない。　
ロータコア３０には、複数の貫通孔３５が設けられる。本実施形態において、ロータコア３０には、８つの貫通孔３５が設けられる。貫通孔３５は、軸方向に貫通する。また、複数の貫通孔３５は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。貫通孔３５の内部は、空洞である。　
ロータコア３０には、平面視中央に位置する中央孔３１が設けられる。中央孔３１は、軸方向に貫通する。中央孔３１は、中心軸Ｊを中心とする略円形である。中央孔３１には、シャフト９０が圧入される。　
中央孔３１の内周面には、複数の嵌合凸部３２が設けられる。本実施形態において、中央孔３１の内周面には、８つの嵌合凸部３２が設けられる。嵌合凸部３２の数は、ロータマグネット３ｂの数および貫通孔３５の数と、一致する。また、１つの嵌合凸部３２の径方向外側には、１つのロータマグネット３ｂが設けられる。　なお、本明細書において、「中央孔の内周面」とは、ロータコアにおいて中央孔を構成する面を意味する。　
複数の嵌合凸部３２は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。嵌合凸部３２は、径方向内側に突出する。嵌合凸部３２は、径方向内側を向く先端面３２ａを有する。先端面３２ａは、中心軸Ｊを中心とする円弧形状で、軸方向に沿って一様に延びる。嵌合凸部３２は、先端面３２ａにおいてシャフト９０と接触する。　
本実施形態において、１つの嵌合凸部３２の径方向外側には１つの貫通孔３５が設けられる。これにより、中央孔３１にシャフト９０を圧入する際に、ロータコア３０が弾性変形しやすくなる。これによって、嵌合凸部３２の径方向外側への変位が容易となる。結果的に、ロータコア３０に対するシャフト９０の圧入する際に発生する応力が軽減し、組み立て工程を容易とすることができる。加えて、嵌合凸部３２と貫通孔３５との間で、ロータコア３０の弾性変形が促されることで、嵌合凸部３２の先端面３２ａにおける接触する際に発生する圧力が安定化する。これにより、中央孔３１におけるシャフト９０の保持を安定させることができる。　
本実施形態によれば、貫通孔３５の内部は、空洞である。したがって、貫通孔３５の内部に樹脂材料などが充填される場合と比較して、貫通孔３５の径方向内側に位置する嵌合凸部３２を変形させやすくすることができる。なお、貫通孔３５の内部がロータコア３０を構成する材料より弾性変形しやすい樹脂材料などで満たされていてもよい。このような場合、ロータコア３０を構成する材料と、貫通孔３５に充填された材料との弾性率の差に起因して、嵌合凸部３２が径方向外側に変形しやすくなる。　
図３は、ロータ３の部分断面図である。また、図４は、図３の領域ＩＶの拡大図である。　図３に示すように、シャフト９０の外周面９０ａには、複数（本実施形態において４つ）の溝部９１が設けられる。複数の溝部９１は、周方向に沿って等間隔に配置される。溝部９１は、軸方向に沿って直線状に延びる。溝部９１は、径方向において嵌合凸部３２の先端面３２ａと対向する。　
８つの嵌合凸部３２は、４つの第１の嵌合凸部３２Ａと４つの第２の嵌合凸部３２Ｂとを含む。第１の嵌合凸部３２Ａは、先端面３２ａにおいて溝部９１と対向する。一方で、第２の嵌合凸部３２Ｂは、先端面３２ａにおいて溝部９１と対向しない。すなわち、第２の嵌合凸部３２Ｂは、先端面３２ａの全域においてシャフト９０の外周面９０ａに接触する。シャフト９０の圧入前の状態において、第１の嵌合凸部３２Ａと第２の嵌合凸部３２Ｂとは、同形状である。すなわち、シャフト９０の圧入前の状態において、第１の嵌合凸部３２Ａと第２の嵌合凸部３２Ｂとは、突出高さおよび周方向に沿う幅寸法が同一である。　
図４に示すように、溝部９１は、径方向内側に向かうに従い、周方向の幅が狭くなるＶ字状である。溝部９１は、一対の側面９１ｂと、底面９１ａと、を有する。一対の側面９１ｂは、底面９１ａから径方向外側に延びる。一対の側面９１ｂは、径方向外側に向かうに従い互いに離間する方向に延びる。底面９１ａは、径方向外側を向く。底面９１ａは、一対の側面９１ｂの下端部同士を滑らかに繋ぐ。　なお、溝部９１の断面形状は、本実施形態に限定されない。例えば溝部９１の断面形状は、矩形状であっても、円弧形状であってもよい。　
溝部９１は、例えば、Ｖ字状の先端部を有する工具を、シャフト９０の外周面９０ａに押し当てて軸方向に移動させることで成形することができる。これにより、工具押し当てられたシャフト９０の外周面９０ａが塑性変形して、Ｖ字状の溝部９１が成形される。また、このような工程を経て溝部９１を成形する場合、溝部９１の周方向両側に塑性変形による凸部が成形される。このため、溝部９１の成形後に、シャフト９０の外周面を研磨して、溝部９１の周方向両側の凸部を除去することが好ましい。　なお、上述の溝部９１の成形方法は、一例である。溝部９１は、切削加工などの他の成形方法によって成形されていてもよい。　
溝部９１と対向する第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａは、シャフト９０との接触により変形して溝部９１内に侵入する変形凸部３２ｂと、変形凸部３２ｂの周方向両側に位置する一対の接触部３２ｃを有する。第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａは、接触部３２ｃにおいてシャフト９０の外周面９０ａと接触する。　
中央孔３１にシャフト９０が圧入されると、嵌合凸部３２は径方向外側に向かって弾性変形する。第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａは、溝部９１と対向する領域において、シャフト９０の外周面９０ａから応力を受けていない。このため、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａにおいて、溝部９１と対向する領域は、他の領域と比較して弾性変形の割合が小さくなる。これにより、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａには、変形凸部３２ｂが設けられる。　
なお、図４は、変形凸部３２ｂを強調する目的で、溝部９１の深さ寸法に対し変形凸部３２ｂの径方向の寸法（高さ寸法）の比率を実際より大きくして図示したものである。本実施形態において、溝部９１の深さ寸法は、例えばシャフト９０の直径の１０％以下である。これに対し、変形凸部の高さ寸法は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下である。　
第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａであって、シャフト９０の外周面９０ａと接触する領域（接触部３２ｃ）には、面圧が生じる。一方で、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａであって、溝部９１と対向する領域（変形凸部３２ｂ）には、面圧が生じない。上述したように、溝部９１は、軸方向に沿って延びる。本実施形態によれば、先端面３２ａには、面圧が極端に変化する境界部が軸方向に沿って直線状に設けられる。先端面３２ａに面圧が極端に変化する境界部が設けられることで、境界部においてシャフト９０が変形して、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａがシャフト９０の外周面９０ａに対して滑ることを抑制でき、ロータコア３０とシャフトと９０との空転が抑制される。　
また、本実施形態によれば、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａが、溝部９１内に侵入する変形凸部３２ｂを有する。変形凸部３２ｂは、根元部において溝部９１の側面９１ｂに接触する。変形凸部３２ｂは、第１の嵌合凸部３２Ａがシャフト９０の外周面９０ａに対し周方向に相対的に移動しようとする際に、アンカーとして機能する。このため、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａがシャフト９０の外周面９０ａに対して滑ることを抑制でき、ロータコア３０とシャフトと９０との空転が抑制される。　
本実施形態によれば、変形凸部３２ｂの先端と溝部９１の底面９１ａとの間には、隙間が設けられる。このため、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａを径方向内側に十分に変形させて、変形凸部３２ｂを設けることができる。　
本実施形態によれば、ロータコア３０は、中央孔３１の内周面に設けられた嵌合凸部３２の先端面３２ａにおいて、シャフト９０の外周面９０ａと接触する。このため、中央孔３１の内周面全体がシャフト９０の外周面９０ａに接触する場合と比較して、接触面の面圧が高くなる。結果的に、溝部９１と対向する第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａの一部が、変形凸部３２ｂとして溝部９１の内部に侵入しやすくなり、ロータコア３０とシャフト９０との空転を効果的に抑制できる。　
本実施形態において、変形凸部３２ｂの周方向両側に位置する一対の接触部３２ｃの周方向長さｄ２、ｄ２は、互いに等しいことが好ましい。これにより、シャフト９０の回転方向に関わらず、シャフト９０に対してロータコア３０が空転することを効果的に抑制できる。　また、変形凸部３２ｂの周方向長さｄ１は、一対の接触部３２ｃの周方向長さｄ２、ｄ２の総和より短いことが好ましい。一対の接触部３２ｃの周方向長さｄ２、ｄ２の総和を長くすると、シャフト９０に対するロータコア３０の位置決め精
度が高まる。すなわち、本実施形態によれば、シャフト９０に対してロータコア３０が空転することを抑制しつつ、ロータコア３０の位置決め精度を高めることができる。　また、変形凸部３２ｂの周方向長さｄ１を、一対の接触部３２ｃの周方向長さｄ２、ｄ２の総和より長くしてもよい。この場合には、変形凸部３２ｂによる空転抑制効果を高めることができる。　
図３に示すように、第１の嵌合凸部３２Ａと第２の嵌合凸部３２Ｂとは、周方向に沿って交互に並ぶ。上述したように、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａは、溝部９１と対向する領域で径方向内側に変形して変形凸部３２ｂを構成する。これに伴い、第１の嵌合凸部３２Ａの先端面３２ａは、シャフト９０の外周面９０ａと接触する円弧形状に歪みが生じる。このため、全ての嵌合凸部３２の先端面３２ａが溝部９１と対向する場合には、シャフト９０とロータコア３０との同軸度の低下を招く虞がある。　しかしながら、本実施形態によれば、嵌合凸部３２が、先端面３２ａにおいて溝部９１と対向する第１の嵌合凸部３２Ａと溝部９１と対向しない第２の嵌合凸部３２Ｂとを含む。このため、第１の嵌合凸部３２Ａにおいて、ロータコア３０とシャフト９０との空転を抑制するととともに、第２の嵌合凸部３２Ｂにおいて、ロータコア３０とシャフト９０との同軸度を確保することができる。　
本実施形態によれば、複数の第１の嵌合凸部３２Ａは、周方向に等間隔に配置される。このため、ロータコア３０の対称性を保つことができ、ロータコア３０とシャフト９０との同軸度のばらつきを効果的に抑制できる。さらに、本実施形態によれば、第１の嵌合凸部３２Ａと第２の嵌合凸部３２Ｂとは、周方向に交互に配置される。このため、ロータコア３０とシャフト９０との同軸度のばらつきを抑制する効果を高めることができる。　
なお、本実施形態では、シャフト９０の外周面９０ａに４つの溝部９１が設けられ、１つの溝部９１が１つの嵌合凸部３２に対向する場合を例示した。しかしながら、溝部９１と嵌合凸部３２との関係は本実施形態に限定されない。例えば、複数の溝部９１が、１つの嵌合凸部３２と径方向に対向していてもよい。また、溝部９１は、シャフト９０の外周面９０ａに少なくとも１つ設けられていればよい。すなわち、複数の嵌合凸部３２は、溝部９１と対向する第１の嵌合凸部３２Ａを少なくとも１つ含んでいればよい。　
（変形例）

　図５は、上述の実施形態のモータ１に採用可能な変形例のロータコア１３０の平面図である。図５において、ロータコア１３０の外周面１３０ａに固定されるロータマグネット１０３ｂを二点鎖線で図示する。　なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。　
変形例のロータコア１３０は、軸方向に沿って一様な断面で延びる。ロータコア１３０は、軸方向から見て中心軸Ｊを中心とする円形である。すなわち、本実施形態において、ロータコア１３０は、円柱状である。ロータコア１３０は、径方向外側を向く外周面１３０ａを有する。外周面１３０ａには、接着剤などを介してロータマグネット１０３ｂが固定される。なお、ロータマグネット１０３ｂは、筒状のロータカバーによって固定されていてもよい。　
本変形例のロータマグネット１０３ｂは、環状である。また、ロータマグネット１０３ｂは、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に複数並んで着磁されている。すなわち、ロータマグネット１０３ｂは、周方向に沿って磁極が並ぶ環状である。ロータマグネット１０３ｂのＮ極およびＳ極の磁極は、それぞれ螺旋状に着磁されていてもよい。このように着磁することで、モータのコギングトルクを低減できる。　
以上に、本発明の様々な実施形態およびその変形例を説明したが、それぞれの実施形態およびその変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。　
上述の様々な実施形態およびその変形例のロータおよびロータを備えたモータは、電動パワーステアリング装置に搭載される。また、これらのロータおよびモータは、電動パワーステアリング装置に限られず、いかなる装置に搭載されていてもよい。
１…モータ、３…ロータ、３ｂ，１０３ｂ…ロータマグネット、１０…ステータ、３０，１３０…ロータコア、３１…中央孔、３２…嵌合凸部、３２Ａ…第１の嵌合凸部、３２Ｂ…第２の嵌合凸部、３２ａ…先端面、３２ｂ…変形凸部、３５…貫通孔、９０…シャフト、９０ａ…外周面、９１…溝部、９１ａ…底面、Ｊ…中心軸

Claims (11)

  1. インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、

    　上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、

    　前記シャフトに固定されたロータコアと、

    　前記ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備え、

    　前記ロータコアには、前記シャフトが圧入される中央孔が設けられ、

    　前記中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面で前記シャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられ、

    　前記シャフトの外周面には、軸方向に沿って延び、径方向において前記先端面と対向する溝部が設けられる、ロータ。
  2. 前記溝部と対向する前記先端面は、前記シャフトとの接触により変形して前記溝部内に侵入する変形凸部を有する、請求項１に記載のロータ。
  3. 前記溝部の底面と前記変形凸部の先端との間には、隙間が設けられる、請求項２に記載のロータ。
  4. 複数の前記嵌合凸部は、

    　　前記先端面において前記溝部と対向する第１の嵌合凸部と、

    　　前記先端面の全域において前記シャフトの外周面に接触する第２の嵌合凸部と、を含み、

    　複数の前記第１の嵌合凸部は、周方向に等間隔に配置される、

    請求項１～３の何れか一項に記載のロータ。
  5. 前記第１の嵌合凸部と前記第２の嵌合凸部とは、周方向に交互に配置される、請求項４に記載のロータ。
  6. 前記ロータコアには、

    　軸方向に貫通し周方向に沿って並ぶ複数の貫通孔が設けられ、

    　それぞれの前記貫通孔は、１つの前記嵌合凸部の径方向外側に位置する、

    請求項１～５の何れか一項に記載のロータ。
  7. 前記貫通孔の内部が空洞である、請求項６に記載のロータ。
  8. 複数の前記ロータマグネットを備え、

    　前記ロータマグネットの数と、前記嵌合凸部の数と、が一致する、

    請求項１～７の何れか一項に記載のロータ。
  9. 前記ロータマグネットが、周方向に沿って磁極が並ぶ環状である、請求項１～７の何れか一項に記載のロータ。
  10. 前記ロータマグネットは、前記ロータコアの外周面に固定される、請求項１～９の何れか一項に記載のロータ。
  11. 請求項１～１０の何れか一項に記載されたロータと、

    　前記ロータの径方向外側に位置するステータと、を有する、モータ。
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