JP2001130425A - ブラシレス直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転角センサと回転角センサ用マグネットと
の間のエアギャップが一定の値となるようにする。 【解決手段】 電動式パワーステアリング装置に用いら
れるブラシレス直流モータにおける、当該モータの回転
角検出手段を、モータ軸１の表面に設けられる回転角セ
ンサ用マグネット１１と、回転角センサ用マグネット１
１と対向するように設けられるものであって本回転角セ
ンサ用マグネット１１からの磁気を検出する回転角セン
サ２と、からなるようにする。回転角センサ２はセンサ
ホルダ３に設けられた取付基準面３１１を介してハウジ
ング６の内周面に取付けられる。取付基準面３１１をハ
ウジング６の内周面と同一の曲率を有するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流モ
ータに関するものであり、特に、ブラシレス直流モータ
の、その回転角を検出するための回転角センサの取付構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ブラシレス直流モータにおいて
は、モータの回転子を形成するロータ（モータ軸）の、
その回転角度（位置）を精度良く検出する必要がある。
そして、この回転角度の検出精度（分解能）を上げるた
めには、例えば図４に示す如く、ロータ１０側に設けら
れた回転角センサ用マグネット２０とハウジング５０側
に設けられた回転角センサ（磁気検出用センサ）３０と
の間の半径方向のエアギャップ（Ｄ）を小さく（狭く）
するとともに、円周方向全般にわたって、その値（Ｄ）
が一定の状態となるように保持することが必要とされ
る。このようなエアギャップ（Ｄ）の値を一定の状態に
保つようにすることが要求されるものにおいて、回転角
センサ３０の取付方法としては、例えば図４に示す如
く、回転角センサ３０を保持するセンサホルダ４０の、
その取付面４４０のところをハウジング５０に設けられ
た基準面５５０のところに据え付けるようにする方法が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な取付方法においては、ロータ（モータ軸）１０の回転
中心点及びハウジング５０の中心点を形成するＯ1 点を
基準にして、ハウジング５０の基準面５５０の寸法を精
度良く確保しなければならない。このことは、ハウジン
グ５０の内周面の中心点（Ｏ1 ）を基準にして上記基準
面５５０の加工をしなければならず、高い精度を得るこ
とは難しい。また、センサホルダ４０の取付位置が図４
において左右方向にずれると、回転角センサ用マグネッ
ト２０と上記回転角センサ３０との間のエアギャップ
（Ｄ）の値が、円周方向において一定とはならず、バラ
付くこととなる。その結果、回転角センサ３０からの出
力に変動を来し、正確な回転角度（回転位置）を検出す
ることができないと言う問題点がある。このような問題
点を解決するために、回転角センサをハウジングの内周
面を基準にして取付けることのできるようにした構成か
らなる回転角度検出手段を有するブラシレス直流モータ
を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては次のような手段を講ずることとし
た。すなわち、請求項1記載の発明においては、略円筒
形の内周面を有するハウジングと、ハウジングの内周面
の中心線（軸心）と同一の軸心を有するように設置され
るモータ軸と、モータ軸の外側に設けられてコイルの励
磁によりモータ軸を回転させるステータと、モータ軸の
回転角度を検出する回転角センサと、を備えたブラシレ
ス直流モータに関して、上記回転角センサを、ハウジン
グの内周面にて、その半径方向の位置決めが成された状
態で、上記ハウジングに取付けるようにした構成を採る
こととした。

【０００５】このような構成を採ることにより、本発明
のものにおいては、回転角センサとモータ軸に設けられ
た回転角センサ用マグネットの面とが対向するように設
置されるとともに、回転角センサと回転角センサ用マグ
ネットとの間の隙間、すなわち、エアギャップの値が円
周方向において常にほぼ一定の状態に保たれることとな
る。また、上記エアギャップの値を限りなく小さな値に
する（狭くする）ことができるようになり、回転角セン
サにて検出される磁力の値を大きく確保することができ
る。従って、回転角センサにて検出される回転角の値
（位置）を正確に把握することができる。

【０００６】次に、請求項２記載の発明について説明す
る。本発明においては、請求項１記載のブラシレス直流
モータに関して、上記回転角センサにハウジングの内周
面に当接する取付部を設けるとともに、この取付部をも
って上記回転角センサを上記ハウジングの内周面に対し
て、その半径方向の位置決めをすることが可能なように
した構成を採ることとした。このような構成を採ること
により、回転角センサに設けられた取付部をハウジング
の内周面に当接（接触）させることによって、回転角セ
ンサの半径方向の位置決めを確実に行なうことができる
ようになる。これによって、回転角センサにて検出され
る回転角の値（位置）を正確に把握することができる。

【０００７】次に、請求項３記載の発明について説明す
る。本発明の特徴とするところは、回転角センサを、セ
ンサホルダを介してハウジング内周面に取付けるように
したことである。すなわち、本発明においては、請求項
１記載のブラシレス直流モータに関して、上記回転角セ
ンサを保持した状態で上記ハウジングに取付けることの
できるようにしたセンサホルダを設けるとともに、当該
センサホルダの一部にハウジングの内周面に当接する取
付部を設け、当該取付部により、上記回転角センサをハ
ウジング内周面に対して、その半径方向の位置決めをす
ることができるようにした。このような構成を採ること
により、本発明のものにおいては、センサホルダの位置
決め、特に、モータ軸の取付中心線及び円筒状ハウジン
グの中心線を基準にして、所定の位置にセンサホルダを
取付ける（位置決めする）ことができるようになる。従
って、当該センサホルダに取付けられる回転角センサと
上記モータ軸の表面に取付けられる回転角センサ用マグ
ネットとの間のエアギャップを非常に小さな値に規制す
ることができるとともに、円周方向のエアギャップの値
のバラ付きを非常に少ない状態に保持することができる
ようになる。

【０００８】次に、請求項４記載の発明について説明す
る。本発明においては、請求項２または請求項３記載の
ブラシレス直流モータに関して、上記センサホルダの取
付部に、上記ハウジングの内周面への当接面を成す取付
基準面を設けるとともに、当該取付基準面の形状を上記
ハウジングの内周面と同一の曲率を有するようにした構
成を採ることとした。このような構成を採ることによ
り、センサホルダ、すなわち回転角センサの半径方向の
位置決めが正確に行なわれるとともに、このような位置
決めが簡単に行なわれるようになり、円周方向のエアギ
ャップの値のバラ付きを非常に少ない状態に保持するこ
とができるようになる。

【０００９】次に、請求項５記載の発明について説明す
る。本発明の特徴は、当該ブラシレス直流モータを電動
式パワーステアリング装置に用いるようにしたことであ
る。すなわち、本発明においては、請求項１ないし請求
項４記載のブラシレス直流モータに関して、当該ブラシ
レス直流モータを電動式パワーステアリング装置におけ
る操舵補助力発生装置として用いるようにした構成を採
ることとした。このような構成を採ることにより、本発
明のものにおいてはパワーステアリング装置におけるパ
ワーアシスト（操舵力補助）を的確に行なうことができ
るようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１ないし図３を基に説明する。本実施の形態に関するも
のは、図１に示す如く、ラックアンドピニオン式のステ
アリング機構９を形成するラックバー９１に、ボールネ
ジ機構４を介して動力が伝達されるものであって電動モ
ータを主に形成される電動式のパワーステアリング装置
に関するものである。そして、ここに用いられる電動モ
ータには、ブラシレスの直流モータが採用されている。
この電動モータは、上記ボールネジ機構４へ直接動力を
伝達するものであってマグネット１５とともにロータを
形成するモータ軸１と、当該モータ軸１の外側に設けら
れるものであって複数組のコイル５５を有するステータ
５と、からなることを基本とするものである。そして、
上記ステータ５を初めとして上記各パーツを収納するハ
ウジング６が設けられており、このハウジング６は上記
モータ軸１をベアリング７を介して支持するようになっ
ているものである。また、このような電動モータの周り
には、上記ブラシレス直流モータの回転運動を制御する
ために、上記モータ軸１の外周面に設けられた回転角セ
ンサ用マグネット１１と、この回転角センサ用マグネッ
ト１１に対向するように設けられるものであって本回転
角センサ用マグネット１１からの磁気を検出する回転角
センサ２と、にて形成される回転角（位置）検出機構が
設けられるようになっている。そして、この回転角（位
置）検出機構を形成する回転角センサ２としては、例え
ばＭＲセンサ等が採用されている。

【００１１】次に、上記回転角（位置）検出機構の具体
的構成について説明する。本回転角（位置）検出機構を
形成する回転角センサ２は、図１に示す如く、その断面
形状が十字状の形態からなるセンサホルダ３の下端面３
２に配置され、モータ軸１の外周面に取付けられた回転
角センサ用マグネット１１と対向するように設けられて
いる。そして、このような回転角センサ２を形成する各
セグメント２５は、その表面部が上記モータ軸１の外周
面に設けられた回転角センサ用マグネット１１に対して
同心円を描くように取付けられるようになっている。

【００１２】そして、このような構成からなる上記回転
角センサ２の取付けられるセンサホルダ３は、図３に示
す如く、その横断面形状が十字状の形態からなるもので
ある。そして、上記センサホルダ３の下端面３２には、
上記回転角センサ２が取付けられるようになっているも
のである（図２参照）。また、上記センサホルダ３の横
断面部における中央部のところには、図３に示す如く、
横方向に張り出すように形成された取付部３１が設けら
れており、この取付部３１の上面部は上記ハウジング６
の内周面への取付けの際の基準面、すなわち、取付基準
面３１１となるようになっているものである。具体的に
は、この取付基準面３１１は、上記ハウジング６の内周
面と同一の曲率半径を有するようになっているものであ
る。そして、上記回転角センサ２の取付けられる下端面
３２の面も、上記取付基準面３１１を基準にして同心円
状に形成されている。このような構成からなるセンサホ
ルダ３の上記取付基準面３１１をハウジング６の内周面
に接触させた状態で、本センサホルダ３を取付けること
によって、当該センサホルダ３の下端面３２に設けられ
る回転角センサ２は、上記モータ軸１の外表面部に取付
けられた回転角センサ用マグネット１１の表面部に対し
て同心円状に取付けられるとともに、上記両者２、１１
間の隙間（エアギャップ）も、その円周方向において略
一定の値を有するようになる。そして、このような構成
からなる本センサホルダ３の上端部３３にはネジ穴３３
３が設けられており、これによって、センサホルダ３
は、ハウジング６に設けられた開口部６１にボルトある
いはビスネジ等からなる締結手段３５を介して取付けら
れることとなる。

【００１３】次に、このような構成からなるセンサホル
ダ３の、ハウジング６への取付手順について説明する。
まず、図２に示す如く、ハウジング６の開口部６１に、
図３に示すようなセンサホルダ３を上記円筒状ハウジン
グ６の内径側から挿入するとともに、上記センサホルダ
３の上端部３３を嵌め込ませる。また、これと同時に、
センサホルダ３の取付基準面３１１を円筒状ハウジング
６の内周面のところに接触させる。このような状態にお
いて、ハウジング６の開口部６１の上方部に設けられた
段部６２（図２参照）のところに、図３に示すような締
結手段３５取付用のプレート６６を設置する。そして、
このような状態において、図３に示す如く、上記プレー
ト６６のところから、上記センサホルダ３の上端部に設
けられたネジ穴３３３に向けて、ボルトあるいはビスネ
ジ等からなる締結手段３５を取付け、この締結手段３５
を締め付ける。これによって、センサホルダ３は上方に
引き上げられるとともに、当該センサホルダ３の上記取
付基準面３１１のところはハウジング６の内周面側に押
し付けられることとなる。

【００１４】そして、このとき、上記取付基準面３１１
の曲率は上記ハウジング内周面の曲率と略同じ値を有す
るようになっているので、上記センサホルダ３はハウジ
ング６の内周面に沿うように取付けられる。そして更
に、この取付基準面３１１を基準にして成形加工される
センサホルダ３の下端面３２は、ハウジング６の内周面
と同心円状に形成されるようになっている。従って、こ
のセンサホルダ３の下端面３２に取付けられるセンサ
（回転角センサ）２の各セグメント２５の表面は、ハウ
ジング６の内周面と同心円を形成することとなる。一
方、上記ハウジング６の内周面の中心点（中心線）を基
準にして設置されるモータ軸１の、その外周面に設置さ
れる回転角センサ用マグネット１１の外表面部も、上記
ハウジング６の内周面と同心円を形成するようになって
いる。これらにより、上記回転角センサ用マグネット１
１の外表面部と上記センサ（回転角センサ）２の表面部
との間の隙間（エアギャップ）は、その円周方向におい
て、常に一定の値（状態）を有するようになる。なお、
本実施の形態においては、センサホルダ３の取付部３１
を、ハウジング６の内周面と同一の曲率半径を有するよ
うに形成することとしている（図３参照）が、必ずしも
取付部３１を円弧状に形成する必要はない。センサホル
ダ３にハウジング６の内周面と同一の曲率半径を有する
仮想円弧を設定し、この仮想円弧上の少なくとも２箇所
に突起を形成し、これら突起をもって取付部を形成させ
るようにしても上記と同じような効果を得ることができ
る。

【００１５】なお、このようにしてハウジング６の開口
部６１のところに取付けられたセンサホルダ３の、その
下端面３２に設けられるセンサ（回転角センサ）２のと
ころからは、検出された信号を取り出すためのリード線
あるいはフレキシブル基板２１が設けられており、この
フレキシブル基板２１は、ターミナル２２等を介して所
定の制御手段へつながるようになっている（図１参
照）。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、略円筒形の内周面を有
するハウジングと、ハウジングの内周面の中心線（軸
心）と同一の軸心を有するように設置されるモータ軸
と、モータ軸の外側に設けられてコイルの励磁によりモ
ータ軸を回転させるステータと、モータ軸の回転角度を
検出する回転角センサと、を備えたブラシレス直流モー
タに関して、上記回転角センサを、ハウジングの内周面
にて、その半径方向の位置決めが成された状態で、上記
ハウジングに取付けるようにした構成を採ることとした
ので、回転角センサの面と当該回転角センサと対向する
ように設置されるものであってモータ軸の表面側に設け
られる回転角センサ用マグネットの、その表面との間の
隙間、すなわち、エアギャップの値を円周方向において
略一定の状態に保つことができるようになった。また、
上記エアギャップの値を限りなく小さな値にする（狭く
する）ことができるようになり、回転角センサにて検出
される磁力の値を大きく確保することができるようにな
った。従って、回転角センサにて検出される回転角の値
（位置）を正確に把握することができるようになった。

【００１７】また、上記回転角センサにハウジングの内
周面に当接する取付部を設けるとともに、この取付部を
もって上記回転角センサを上記ハウジングの内周面に対
して、その半径方向の位置決めが可能なようにした構成
を採ることとしたので、上記取付部をハウジングの内周
面に当接（接触）させることによって、回転角センサの
半径方向の位置決めを確実に行なうことができるように
なった。その結果、回転角センサにて検出される回転角
の値（位置）を正確に把握することができるようになっ
た。また、回転角センサをセンサホルダを介してハウジ
ング内周面に取付けるようにするとともに、当該センサ
ホルダにハウジングの内周面に当接する取付部を設け、
この取付部をもって、上記回転角センサをハウジング内
周面に対して、その半径方向の位置決めをすることがで
きるようにしたので、モータ軸の取付中心線及び円筒状
ハウジングの中心線を基準にして、所定の位置にセンサ
ホルダを取付ける（位置決めする）ことができるように
なった。その結果、当該センサホルダに取付けられる回
転角センサと上記モータ軸の表面に取付けられる回転角
センサ用マグネットとの間のエアギャップを、非常に小
さな値に規制することができるとともに、円周方向のエ
アギャップの値もバラ付きの無い状態に保持することが
できるようになった。

【００１８】また、センサホルダの取付部に、上記ハウ
ジングの内周面への当接面を成す取付基準面を設けると
ともに、当該取付基準面の形状を上記ハウジングの内周
面と同一の曲率を有するようにした構成を採ることとし
たので、センサホルダ、すなわち回転角センサの半径方
向の位置決めが正確に行なわれるとともに、このような
位置決めが簡単に行なわれるようになり、更には円周方
向のエアギャップの値もバラ付きの無い状態に保持する
ことができるようになった。

【００１９】また、このような回転角度検出手段を有す
るブラシレス直流モータを電動式パワーステアリング装
置に用いるようにしたので、パワーステアリング装置に
おけるパワーアシスト（操舵力補助）を的確に行なうこ
とができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主な実施例の全体構成を示す縦断面図
である。

【図２】本発明の主要部を成す回転角センサ取付部周り
の構成を示す横断面図である。

【図３】本発明の主要部を成すセンサホルダの全体構成
を示す斜視図である。

【図４】一般的な回転角センサ取付部周りの構成を示す
横断面図である。

【符号の説明】

１ モータ軸 １１ 回転角センサ用マグネット １５ マグネット ２ 回転角センサ ２１ フレキシブル基板（リード線） ２２ ターミナル ２５ セグメント ３ センサホルダ ３１ 取付部 ３１１ 取付基準面 ３２ 下端面 ３３ 上端部 ３３３ ネジ穴 ３５ 締結手段 ４ ボールネジ機構 ５ ステータ ５５ コイル ６ ハウジング ６１ 開口部 ６２ 段部 ６６ プレート ７ ベアリング ９ ステアリング機構 ９１ ラックバー

フロントページの続き (72)発明者 山口 茂利 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 森 賢二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 市原 隆司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA03 CA04 CA20 5H019 AA00 BB01 BB05 BB12 BB19 BB23 CC03 DD01 EE01 EE14 FF01 5H611 AA01 BB08 PP05 QQ03 RR03 UA04 UB00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒形の内周面を有するハウジング
   と、ハウジングの内周面の中心線（軸心）と同一の軸心
   を有するように設置されるモータ軸と、モータ軸の外側
   に設けられてコイルの励磁によりモータ軸を回転させる
   ステータと、モータ軸の回転角度を検出する回転角セン
   サと、を備えたブラシレス直流モータにおいて、上記回
   転角センサを、ハウジングの内周面にて、その半径方向
   の位置決めが成された状態で、上記ハウジングに取付け
   るようにしたことを特徴とするブラシレス直流モータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のブラシレス直流モータに
   おいて、上記回転角センサに、ハウジングの内周面に当
   接する取付部を設けるとともに、この取付部をもって上
   記回転角センサを上記ハウジングの内周面に対して、そ
   の半径方向の位置決めが可能なようにしたことを特徴と
   するブラシレス直流モータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のブラシレス直流モータに
   おいて、上記回転角センサを保持した状態で上記ハウジ
   ングへの取付けに供せられるセンサホルダを設けるとと
   もに、当該センサホルダの一部にハウジングの内周面に
   当接する取付部を設け、当該取付部により上記回転角セ
   ンサをハウジング内周面に対して、その半径方向の位置
   決めが可能なようにしたことを特徴とするブラシレス直
   流モータ。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３記載のブラシレ
   ス直流モータにおいて、上記取付部に、上記ハウジング
   の内周面への当接面を成す取付基準面を設けるととも
   に、当該取付基準面の形状を上記ハウジングの内周面と
   同一の曲率を有するようにしたことを特徴とするブラシ
   レス直流モータ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４記載のブラシレ
   ス直流モータにおいて、当該ブラシレス直流モータを、
   電動式パワーステアリング装置における操舵補助力発生
   装置として用いるようにしたことを特徴とするブラシレ
   ス直流モータ。