JP2005536177A - 直流モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 高い剛性を備えると共に高い周囲温度及び振動等の好適ではない条件下でも信頼性のある動作が可能である直流モータを提供する。
【解決手段】 軸20と、軸20を中心として軸20に取り付けられる少なくとも1個の永久磁石22を備えるロータアセンブリ18と、ステータ本体14及び複数の相巻線16を含むステータアセンブリ12と、軸20及びロータアセンブリ18を、ステータアセンブリ12に対して片側のみを軸支させるために、軸20に軸方向に並んで離間させて配置される2個の軸受26、28と、ステータアセンブリ12に対するロータアセンブリ18の相対的な回転位置、回転数、及び/又は、回転トルクの値を検出するセンサ装置46と を備える直流モータであって、センサ装置46は、2個の並んだ軸受26、28の間に配置される。
【解決手段】 軸20と、軸20を中心として軸20に取り付けられる少なくとも1個の永久磁石22を備えるロータアセンブリ18と、ステータ本体14及び複数の相巻線16を含むステータアセンブリ12と、軸20及びロータアセンブリ18を、ステータアセンブリ12に対して片側のみを軸支させるために、軸20に軸方向に並んで離間させて配置される2個の軸受26、28と、ステータアセンブリ12に対するロータアセンブリ18の相対的な回転位置、回転数、及び/又は、回転トルクの値を検出するセンサ装置46と を備える直流モータであって、センサ装置46は、2個の並んだ軸受26、28の間に配置される。
Description
本発明は、2個の並んだ軸受で片側軸支されるロータにセンサ装置が備えられる直流モータに関する。
本発明は、インナーロータ型又はアウターロータ型モータとして構成されているブラシレス直流モータの分野に関し、特に、軸(シャフト)、及び、その軸に配設された1個又は複数個のロータ永久磁石を備えるロータアセンブリと、例えば複数の金属薄板から構成されているステータ本体(鉄心部)、及び、相巻線を含むステータアセンブリとを備えるインナーロータ型モータに関する。
本発明のモータの軸には、2個の軸受が軸方向に間隔を置きつつ、ロータ永久磁石の片側に並んで配置されて設けられる。それは、ロータアセンブリをステータアセンブリに対し片側のみで軸支するためである。
このように、軸がロータアセンブリの片側だけで軸支されているモータの構成は、「カンチレバー方式(Cantilever−Design)」とも称されている。
本発明のモータは、回転位置、回転数、及び/又は、ステータアセンブリに対するロータアセンブリの回転トルクに関する値を検出するセンサ装置も含んでいる。そのセンサ装置は、例えば、位置センサ装置を含んでいる。
本発明による直流モータは、例えば、操舵補助又は冷却水ポンプの駆動源というような自動車関連分野での使用が知られており、その場合、自動車のエンジンが設置されている場所で駆動源として用いられることが多い。
そのため、高温、汚染、水しぶき、及び、高い振動にさらされていることになる。それ故、そのようなモータは、前記した外部からの影響に対する保護機能が必要であると同時に、可能な限り頑丈な構成が必要である。
片側軸支されているモータの場合、そのモータの軸は、モータのフランジ部に軸支されていることが多い。それによって、軸(又はロータ)の支持されていない自由端部は、モータの電力供給接続部や信号線接続部が設けられるモータのカバー側を向くことになる。
通常、電子整流式モータには、転流信号を導出させるために、ステータ(固定子)の位置に対するロータ(回転子)の回転位置を検出するセンサ装置が設けられる。片側軸支されているモータの場合、従来の技術では、前記センサ装置は、通常、モータのロータにおける自由端部側に設けられる。その理由は、その自由端部側は軸支されていないことから、自由に手が届いて(近づき易く)作業し易いこと、及び、外部との接続部に近いことからセンサ装置の取り付け(配線)等が容易になるからである。
従来から、例えば、ステータがリング形状で、そのステータにリング状に巻線する技術により巻線された構成の片側軸支型の集電子(ブラシ)レス直流モータを用いた駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。そのモータの場合、できるだけコンパクトな構成を実現できるように、ステータの内部には、直流モータに属する可動側部材だけでなく静止側の部材の双方が配置される。
しかしながら、前記した従来の技術の片側軸支型モータの場合、モータの取り付け寸法精度により軸の自由端部がバラツキ、軸の実際位置が、定格位置に対して大きく位置が変位する可能性を有するという問題がある。更に、軸の自由端部は、横方向の荷重、及び、振動が加えられた場合に異常振動する可能性を有している。
軸において、ラジアル方向の位置に影響を与える要因としては、軸受のラジアル隙間、軸受台座との隙間、温度の変動に伴う隙間量の変化、フランジ部及び軸の曲がり等の要因が考えられる。
従来の技術の慣例に従って、軸の自由端部側にセンサ装置が配置される場合には、軸のラジアル方向における実際の位置が定格位置に対して大きく変位した場合、軸に配置されている信号供給部とセンサ装置との間の隙間が許容量以上に過大になるか、又は、過小になることが考えられる。その場合、ロータの負荷状況によっては、センサ装置で信号供給部から検出されるデータが損失してしまう事態が発生する可能性を有するという問題がある。
センサ装置を、軸の自由端部側、すなわち、ステータアセンブリに非常に近い場所に取り付けた場合に発生するもう一つの問題は、ステータアセンブリの相巻線の周囲領域では、センサ装置の機能に悪影響を及ぼす高い周囲温度が発生する可能性を有するという問題である。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、冒頭で述べたような直流モータであって、高い剛性を備えると共に高い周囲温度及び振動等の好適ではない条件下でも信頼性のある動作が可能である直流モータを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の直流モータは、請求項1に述べられている特徴を有する。
すなわち、請求項1の直流モータは、軸と、前記軸を中心として前記軸に取り付けられる少なくとも1個の永久磁石を備えるロータアセンブリと、ステータ本体及び複数の相巻線を含むステータアセンブリと、前記ステータアセンブリに対して、前記軸及び前記ロータアセンブリの片側のみを軸支させるために、軸方向に離間させて前記軸に並んで配置される2個の軸受と、前記ステータアセンブリに対する前記ロータアセンブリの相対的な回転位置、回転数、及び/又は、回転トルクの値を検出するセンサ装置とを備える直流モータであって、前記センサ装置は、前記2個の並んだ軸受の間に配置されることを特徴とする。
本発明では、高い剛性を備えると共に高い周囲温度及び振動等の好適ではない条件下でも信頼性のある動作が可能である直流モータを提供することができる。
本発明によれば、センサ装置は、2個の並んだ軸受の間の部分に配置される。つまり、2個の並んだ軸受の間にセンサ装置を取り付ける場所として、軸のラジアル方向の位置変位が最も小さい場所が選択されることになる。その場合、軸に対して、例えば、衝撃或いはベルト駆動部等による横方向荷重が加えられた場合でも、2個の並んだ軸受の間の軸の部分の位置変位は最低であるので、軸とセンサ装置の間の隙間は、最低の位置変位に抑えることができる。
本発明のように、センサ装置を2個の並んだ軸受の間に配することで得られる更なる利点は、モータのコイルとの間隔の拡大に伴ってセンサ装置内の温度が低くなり、それに伴って、温度の変動幅も小さくなる点である。それによって、センサ装置の動作も一層安定させることができる。
本発明の実施形態では、励磁巻線(コイル)、及び、検出(測定)巻線(コイル)を備える電磁誘導式のセンサ装置が設けられることが好ましい。前記励磁巻線、及び、検出巻線は、モータ内の、設定された位置で、且つ、容易に再取り付け可能である位置に配置され、前記軸の回転に伴って、ロータアセンブリの回転位置、回転数、及び/又は、回転トルクに関する信号を発生させる。
そのために、本発明の1実施形態においては、軸の外周面に沿って、2列の歯車レーン(歯の並び)が設けられる。その2列の歯車レーン(歯の並び)は、例えば、ノギス(バーニヤ:副尺)の原理を利用して前記軸の外周面に刻印により形成される。
前記励磁巻線、及び、検出巻線は、前記歯車レーン(歯の並び)と関連して高い分解能の出力信号を発生できるように軸と対向して配置されている。その出力信号は、軸の回転位置、及び、回転数を導出する際の基準となる。
前記センサ装置は、特に、高い分解能を持つ位置信号、低い分解能を持つ位置信号、及び、回転数信号を発生させる。それらの出力信号は、極めて高精度な転流信号を発生させることができる。
前記した2個の並んだ軸受は、特に、モータのフランジ部又は基台部(ベースプレート)(以下、フランジ部と記載する)に取り付けられる。そのフランジ部は、ステータアセンブリの一方の端部と結合されている。前記フランジ部及び軸受の質量によって、クランプされた軸は、安定した状態で保持されると共に、モータ内の温度変動が均一化される。
本発明によるモータは、ステータ本体、及び、ステータアセンブリを囲繞するハウジングの中に収納されることが好ましい。そのハウジングの一方の端部は、カバー又はそれと同様の部材によって閉塞される。そのカバーには、電源供給及び信号配線の接続手段が設けられる。前記ハウジングのもう一方の端部は前記フランジ部と結合され、前記したセンサ装置は2個の並んだ軸受の間におけるフランジ部の中に配置される。センサ装置と接続手段を接続するためには、ステータ本体の外周面とハウジングの内周面との間を経由して配線されるフラットケーブル(いわゆるフレキシブル(柔軟な)ケーブル)を設けることが好ましい。
次に、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明が適用された一実施形態の直流モータの概略構成を示す断面図である。
その図1に示されている直流モータは、そのモータを、例えば、自動車に固定するためのフランジ部又は基台部(以下、フランジ部と記載)10を含んでいる。
その図1に示されている直流モータは、そのモータを、例えば、自動車に固定するためのフランジ部又は基台部(以下、フランジ部と記載)10を含んでいる。
フランジ部10には、例えば、金属薄板から形成されたステータ本体14、及び、相巻線16を含むステータアセンブリ12が回転不能に結合されている。更に、ロータアセンブリ18は、軸20に回転不能に結合され、フランジ部10、及び、ステータアセンブリ12に対して相対的に回転する。ロータアセンブリ18は、ロータ永久磁石22、及び、ヨーク(継鉄)24を含む。又、ロータアセンブリ18、及び、軸20は、フランジ部10の中で、2個の並んだ軸受(特に転がり軸受)26、28によって片側軸支されている。
フランジ部10からは、ハウジングキャップ32方向に延伸されて円筒型のモータハウジング30が形成され、モータハウジング30がステータ本体14を囲繞している。そのハウジングキャップ32には、モータに電力を供給するための第1接続ソケット部34と、制御、及び、信号伝送のための第2接続ソケット部36が設けられている。
第1接続ソケット部34には、巻線40の何れか1本に接続される接続ピン38が示されている。尚、ハウジングキャップ32の内部側には、リレー44が担持されるホルダ42が設けられる。
フランジ部10に配置された2個の並んだ転がり軸受26、28の間には、センサ装置46が、軸20に設けられた信号供給部48に対向させて設けられる。図1に示された本実施形態では、信号供給部48として、軸20の外周面に沿って刻印することにより、ノギス(バーニヤ:副尺)の原理を応用した2列の歯車レーン(歯の並び)が軸20の外周面に設けられる。
又、センサ装置46は、その2列の歯車レーン(歯の並び)と対向して配置されている。そのセンサ装置46は、フラットケーブル50を介して、ハウジングキャップ32の第2接続ソケット部36中に設けられる接続手段(図示せず)に接続される。
ここで言うフラットケーブル50は、例えば、9本の配線を備えるいわゆるフレキシブル(柔軟な)ケーブルである。そのフラットケーブル50は、フランジ部10内部側から転がり軸受26、28の間に設けられた斜めの内孔52を経由して外部側に導出され、ステータ本体14の外部側(ステータ本体14とモータハウジング30の壁の間)に延伸されるように配線されている。内孔52は、フランジ部10に配置されている軸受26、28の台座部分の強度が失われない形状に形成される。
図1に示されているように、軸20は、ロータアセンブリ18を保持しつつ、転がり軸受26、28を介してフランジ部10に片側軸支されている。従って、ロータアセンブリ18には近づき易く(手が届き易く)なる。しかしながら、このことは、軸受26、28のラジアル方向隙間のバラツキ、及び、前記軸受台座部分の寸法精度のバラツキによって、軸20の自由端部54におけるラジアル方向に位置変位が発生するという問題を発生させる(この問題については、本願発明の冒頭に記載されている)。
更に、軸20、及び、フランジ部10に横方向から応力が加えられた場合には、軸20の自由端部54におけるラジアル方向の位置変位が一段と増加することになる。その場合、軸20の自由端部54における横方向の位置変位は、極端に大きくなり過ぎ、センサ装置46がこの点(軸20の自由端部54)における回転位置を正確に検出できなくなる可能性が生まれる。
それ故、本実施形態では、センサ装置46を、軸20のラジアル方向の位置変位が最も小さい場所であるフランジ部10における転がり軸受26、28の間に収容するようにしている。尚、転がり軸受26、28の間は、センサ装置46にとって機械的にもっとも安定した設置場所であるだけではなく、温度の変動についても最も小さい場所でもある。
図2は、図1の直流モータの主たる特徴を示すフランジ部10、及び、ロータアセンブリ18の部分を拡大した概略構成を示す断面図である。
従って、図1のステータアセンブリ12、及び、ハウジングキャップ32の部分は省略されている。尚、図2における図1と同等の部材には、図1と同一の符号を付与することで再度の説明を省略する。
従って、図1のステータアセンブリ12、及び、ハウジングキャップ32の部分は省略されている。尚、図2における図1と同等の部材には、図1と同一の符号を付与することで再度の説明を省略する。
図2では、軸20におけるラジアル方向のせん断応力の作用元(発生原因)となる、転がり軸受26、28の軸受隙間が明確に示されている。
更に、フラットケーブル50が詳細に示されている。そのフラットケーブル50は、センサ装置46とハウジングキャップ32に設けられる接続手段を接続する機能を有している。フラットケーブル50は、センサ装置46から始まり、フランジ部10と、ステータ12の相巻線16(図2には示されていない)との間に位置する斜めの内孔52を経由して、ステータ12(図2には示されていない)の外周面に沿って延伸されているように配線されている。
図3は、図1のステータ本体(鉄心部)14の1例を示した斜視図である。
そのステータ本体14は、図3には詳しく示されていない複数のプレス(型抜加工)成型された金属薄板から構成されている。別の選択肢(例)として、ステータ本体14を1個の金属部材から構成するようにしても良い。
そのステータ本体14は、図3には詳しく示されていない複数のプレス(型抜加工)成型された金属薄板から構成されている。別の選択肢(例)として、ステータ本体14を1個の金属部材から構成するようにしても良い。
従来技術では、相巻線が巻回されたステータアセンブリは、円筒形のモータハウジング30(後述する図4参照)の内部を埋めるように設けられる。その従来の場合のステータアセンブリは、ステータ本体の外周面がモータハウジングの内周面に当接するように設けられるか、ステータ本体の外周面とモータハウジングの内周面の間に僅かなラジアル方向隙間を持たせて設けられるかのいずれかとなるように構成されている。
本実施形態では、図3に示されているように、前記フラットケーブル50を、ステータ本体14の外周面とモータハウジング30の内周面の間に通すことができるように、ステータ本体14が構成されている。尚、前記ステータ本体14は、積層された複数の金属薄板から構成され、基本的には、モータハウジングの円筒の直径60の寸法を有するように形成されることが好ましい。
その直径60は、ステータ本体14を後述する図4に示されているモータハウジング30に導入するガイド部として機能する。又、ステータ本体14の外周面には、そのステータ本体14をモータハウジング30と結合させるために、複数の平坦面62、及び、複数の溶接溝64が設けられる。更に、図3に示されているように複数の結合孔66を有している。それらの結合孔66も、ステータ本体14をモータハウジング30の中に固定する機能を有する。
図4は、図3と類似してステータ本体14と共にそれを囲繞するモータハウジング30の一部も示された斜視図である。
図4に示されているように、各平坦面62とモータハウジング30の内周面の間には、フラットケーブル50を通すための切り欠き部又は空隙部が形成される。図示された複数の平坦面62、及び、複数の溶接溝64、及び、複数の結合孔66は、ステータ本体14の外周部に均等(規則正しく)に分散配置されている。
図4に示されているように、各平坦面62とモータハウジング30の内周面の間には、フラットケーブル50を通すための切り欠き部又は空隙部が形成される。図示された複数の平坦面62、及び、複数の溶接溝64、及び、複数の結合孔66は、ステータ本体14の外周部に均等(規則正しく)に分散配置されている。
平坦面62は、その位置における磁束密度を最少にすることで磁界による影響を最小限にできるように、ステータの1つの磁極対と規則正しく常に対向するように形成されることが好ましい。
実際には、外周面に均等(規則正しく)に複数の平坦面62、及び、複数の溶接溝64を分散配置させることにより、型抜きされた複数のステータ用の金属薄板をラジアル角度で変位(回転)させながら積層してステータ本体14を構成させることが可能である。それは、ステータ用金属薄板における前記平坦面62の部分、及び、溶接溝64の部分のラジアル方向の角度配分を、ステータ用金属薄板を積層させてステータ本体14を構成する際の変位角度配分と同一の角度配分とすることで実現させることができる。
ステータ用金属薄板を積層させてステータ本体14を構成する際の変位角度配分は、利点が公知となっている従来技術である、ステータ本体における、ステータ用金属薄板の圧延方向の規則的な分散、及び、それによる規則的な厚み公差と磁束の分散に従って導出することができる。
ステータ本体14を、これまでに説明したように形成することで、フラットケーブル50を、ステータ本体14とモータハウジング30の間を容易に経由して配線させることができる。
前記ステータ本体14の外周面に沿って複数の平坦面62を分散配置させることは、磁界分布を均等にするだけではなく、ステータアセンブリ12を、フランジ部10、及び、モータハウジング30に組み込む際に、ステータアセンブリ12の角位置を、フランジ部10の内孔52に対して、非常に厳密に配置させる必要が無くなるという利点を有する。それは、フラットケーブル50が、ステータ本体14の複数の平坦面62の何れの近傍(各平坦面62とモータハウジング30の内周面の間に形成される複数の空隙部の任意の何れか)を経由させても配線できるようになるためである。
尚、本発明の実施形態では、前記したようにステータ本体14の外周面に複数の平坦面62を設けたが、モータハウジング30の内周面に、平坦面62に相応するような切り欠き部(又は空隙部)を設けてフラットケーブル50を経由して配線させるようにしても良いことは言うまでもない。
図5〜図7は、センサ装置46の支持板70、及び、その支持板70がフランジ部10に固定されている様子を概略的に示すものである。更に詳しくは、まず図5は、センサ装置46を位置決め、及び、固定するための支持板70を示した斜視図である。
図5には、フラットケーブル50の一方の端部に取り付けられるセンサ装置46を固定するための支持板70が示されている。その支持板70には、前記センサ装置46を搭載させるための複数のリベット結合部72が設けられる。それらのリベット結合部72のリベットは、例えば、支持板70に圧入させれば良い。更に、支持板70の長さ方向の両端部には、その支持板70をフランジ部10に取り付け、及び、保持させるための圧着板バネ部74が設けられる。このことについては更に詳しく後述する。
図6、及び、図7は、センサ装置46を支持板70に取り付け、且つ、その支持板70をフランジ部10に組み込んだ様子を示し、図6は、支持板70とセンサ装置46が取り付けられたフランジ部10の拡大斜視図であり、図7は、図6に示されている構成を別の角度から見た場合を示した斜視図であるが、構成をより明確に示すために図6、及び、図7のフランジ部10の一部が切り取られている。
図6、及び、図7に示されているように、センサ装置46は、フラットケーブル50の一方の端部に配置され、フラットケーブルとの結合は、例えば半田付けでなされている。フラットケーブル50のセンサ装置46と結合される一方の端部の指示板70への固定は、リベット結合部72によりなされる。
支持板70は、フランジ部10に形成されたガイド溝部(嵌合部)76、76’に挿入される。その際に、支持板70は、両端の圧着板バネ部74の部分が嵌まるようにガイド溝部76、76’にきつく圧入される。従って、支持板70がガイド溝部76、76’に圧入される際に、前記圧着板バネ部74は弾性変形することになる。それによって、その支持板70は、フランジ部10に確実に固定される。又、フラットケーブル50の他方の端部は、前記したように図1、及び、図2に示したフランジ部10の内孔52から導出されるように配線される。
支持板70は、例えば、鋼の薄板により形成することができる。その場合、リベット結合部72、及び、圧着板バネ部74は、鋼の薄板をプレス(型抜加工)成型することで形成される。尚、支持板70は、部材(鋼の薄板)を型抜き加工と共に曲げ加工することで形成されることが好ましい。
センサ装置46が取り付けられたフラットケーブル50は、例えば、リベット結合部72でリベットにより結合される。尚、支持板70に板状の部材を追加することで、フラットケーブル50を引張り力から保護できるように構成しても良い。
ブラシレス直流モータの転流に必要となるセンサ装置46は、前記した本発明の実施形態の解決方法(センサ装置46の固定方法)を用いて位置決め、及び、保持することにより、簡単に、且つ、正確な位置に、且つ、無隙間で、且つ、永続的に固定することができる。従って、センサ装置46を搭載させるために、従来技術で用いられたようなネジで固定する方式のプリント基板は必要なくなる。
図8、及び、図9は、モータハウジング30を密封しつつ電源供給、及び、信号伝送に必要な手段を提供するハウジングキャップ32を上と下から見た場合を示した斜視図である。
ハウジングキャップ32は、直流モータのモータハウジング30の端部のカバーとして形成され、電力供給配線を接続するための第1接続ソケット部80、及び、信号配線接続用の第2接続ソケット部82を備える。それらの第1と第2の接続ソケット部80、82は、ハウジングキャップ32における薄板型のキャップ部84と一体に形成される。電力供給配線を接続するための第1接続ソケット部80には、電力供給用配線と相巻線16を結合する3個の接続ピン86が設けられる。一方、信号配線接続用の第2接続ソケット部82には、信号配線用に複数の接続ピン88(図示されている形態では16本)が設けられる。
図8は、直流モータのモータハウジング30のハウジングキャップ32を上側又は外部側から見た場合の様子(ハウジングキャップ32は、組み立てられた後は、モータの外部側に配置されている)を示した斜視図である。一方、図9は、モータハウジング30のハウジングキャップ32の下側又は内部側から見た場合を示した斜視図である。尚、図8と図9では、同一の部材には同一の符号が付されている。
ハウジングキャップ32の内部側には、相巻線16との接続のために設けられる接続ピン86、及び、信号配線接続用の第2接続ソケット部82の接続ピン88に対応する信号用配線を接続するための複数の接続孔90が設けられる。更に、ハウジングキャップ32の内部側には、特に、高出力の接続部品であるリレー44のような電気機械部品を保持するホルダ92が設けられる。
そのホルダ92も、ハウジングキャップ32の電力供給配線を接続するための第1接続ソケット部80、及び、信号配線接続用の第2接続ソケット部82と同様に、ハウジングキャップ32における薄板型のキャップ部84と一体に形成される。更に、図9には、部材(鋼の薄板)を型抜き加工と共に曲げ加工、及び、プレス加工することで形成された大面積接点部94が示されている。
ハウジングキャップ32におけるモータハウジング30との間の部分、及び、接続手段が設けられた部分の密閉処理(シール)を可能な限り簡素化させるために、相巻線16、及び、信号配線のあらゆる接続が、モータハウジング30のハウジングキャップ32の内部側で接続ピン86、88を介して実施できるようになっている。さらにその簡素化のために、本実施形態のハウジングキャップ32は、電力供給配線を接続するための第1接続ソケット部80、及び、信号配線接続用の第2接続ソケット部82が、薄板型のキャップ部84と一体に形成されている。
それによって、ハウジングキャップ32の各部を密閉処理するための密閉処理手段を外周面の1個(1箇所)に減少させることができ、それに伴い、密閉処理の信頼性を高めることができる。前記とは別の部材では、特に、リレー96のような高出力の接続部品を保持するホルダ92が、ハウジングキャップ32と一体に形成されることにより、組み立てに必要となる工数を更に減少させることができる。また、前記以外の更なるモータ部品を保持、及び、固定させるための機能部分を、ハウジングキャップ32と一体化させて形成させても良い。
図8、及び、図9に示されている本発明の実施形態では、ハウジングキャップ32は、射出成形によって一体化が推進されて形成された部品であることが好ましい。
図10(a)〜図10(c)、及び、図11(a)〜図11(c)は、ハウジングキャップ32をモータハウジング30と結合させる第1実施例と第2実施例を概略的に示す。
図10(a)は、ハウジングキャップ32が装着された状態の円筒型であるモータハウジング30の第1実施例の一部分を示す部分斜視図である。図10(b)は、図10(a)に示されているモータハウジング30の部分的な断面図である。図10(c)は、図10(b)のX部を拡大した断面図である。
図10(a)は、ハウジングキャップ32が装着された状態の円筒型であるモータハウジング30の第1実施例の一部分を示す部分斜視図である。図10(b)は、図10(a)に示されているモータハウジング30の部分的な断面図である。図10(c)は、図10(b)のX部を拡大した断面図である。
図11(a)〜図11(c)は、図10(a)〜図10(c)に示された第1実施例と類似する別なモータである第2実施例のモータハウジング30とハウジングキャップ32を示す。図11(a)は、ハウジングキャップ32が装着された状態の円筒型であるモータハウジング30の第2実施例の一部分を示す部分斜視図である。図11(b)は、図11(a)に示されているモータハウジング30の部分的な断面図である。図11(c)は、図11(b)のX部を拡大した断面図である。
ハウジングキャップ32とモータハウジング30とを、密閉処理と同時に接着させるために、モータハウジング30のハウジング内周面100と、そのハウジング内周面100に当接するハウジングキャップ32のキャップ外周面102との間には、空隙部104が形成される。図10(a)〜図10(c)、及び、図11(a)〜図11(c)に示された第1と第2の各実施形態では、その空隙部104は、前記モータハウジング30に組みつけられている前記ハウジングキャップ32の外周面に環状の凹部又は環状溝(密閉用溝)を設けることで形成される。それと同様の環状の凹部又は環状溝(密閉用溝)は、例えば、ハウジングキャップ32の外周面に設けると同時にモータハウジング30の内周面に設けるようにしても良いし、ハウジングキャップ32の外周面に代えてモータハウジング30の内周面のみに設けるようにしても良い。
又、モータハウジング30の周面壁には、例えば、貫通孔である開口部106が設けられる。モータハウジング30とハウジングキャップ32を結合、及び、密閉処理させるために、開口部106から、密閉処理性と接着性を兼ね備える高分子材料(例えば、プラスチック)が空隙部104に液体状態で注入される。その場合、液体状態で注入されるプラスチックは、プラスチックの流路となる環状である空隙部104がプラスチックで充填されるまで流される。
そのプラスチックの材質としては、例えば、熱可塑性エラストマー、又は、PU(ポリウレタン)ベースの二成分接着剤を用いれば良い。前記プラスチックが固まった場合、モータハウジング30とハウジングキャップ32は堅固に結合され、その結合部は、機械的な荷重負荷に耐えられる強度を有するようになると共に、確実に密閉処理が実施されたことになる。
隣接して設けられ互いに当接される平面のうち最も結合に好適な面は、せん断応力が作用する面である。尚、前記本実施形態に示した方法は、前記とは異なる平面を密閉処理する場合、及び、2個以上のモータハウジングの部材を結合する場合にも適用することができる。前記の結合、及び、密閉処理に用いるプラスチックは、注入するためのゲート部、及び、更なる流路が確保できれば、別の密閉処理部分(密閉処理面)まで誘導することも可能である(これについては不図示である)。
モータハウジング30とハウジングキャップ32を結合、及び、密閉処理するプラスチックの材質を選択する際には、使用される2つの異なる材質(ここでは金属とプラスチック)を変化させないよう、又、使用される材質に拘わらず、確実な密閉処理を伴う結合が得られるものを選択するよう配慮しなければならない。尚、実際には、前記プラスチックを用いて密閉処理を実施するためには、開口部106に加えて、少なくとも1箇所の通気孔を確保することが必要である。
本実施形態に記載したモータハウジング30とハウジングキャップ32のような2個の部材を結合、及び、密閉処理する技術内容は、例えば、2つの面を機械的に結合すると同時に密閉処理しなければならないあらゆる場合に適用することが可能である。
本実施形態に記載した2個の部材を結合、及び、密閉処理する技術内容は、特に、前記したモータにおいて、モータハウジング30のハウジングキャップ32、及び、モータハウジング30を結合させる場合、又は、そのモータハウジング30とモータのフランジ部10を結合させる場合に適用可能である。
以上のように、本実施形態に記載した2個の部材を結合、及び、密閉処理する技術内容を適用したモータでは、自動車関連(例えば、操舵補助、又は、冷却水ポンプの駆動)に使用される場合、外部からの影響(水しぶきやその他の汚染)から保護することが可能となる。
図12、及び、図13は、直流モータの軸20に玉軸受(部材)118を軸方向に位置決めする構成の概略図又は部分断面図であって、図14は、位置決めのための突起部116が設けられた軸20の概略斜視図である。より具体的には、図12は、直流モータの軸
20に部材118を軸方向に位置決めできる軸の構成にするための治具の概略の構成を示した斜視図である。図13は、図12に示した治具の構成の一部分を示す断面図である。図14は、位置決めのための突起部116が治具で塑性加工させて設けられた軸20の概略の構成を示した斜視図である。
20に部材118を軸方向に位置決めできる軸の構成にするための治具の概略の構成を示した斜視図である。図13は、図12に示した治具の構成の一部分を示す断面図である。図14は、位置決めのための突起部116が治具で塑性加工させて設けられた軸20の概略の構成を示した斜視図である。
図12には、軸20と、その軸20に取り付けられたロータアセンブリ18の概略構成が示されている。図14にも示されているように、軸20には、環状溝110が形成される。
図12に示されている軸保持、及び、治具ガイド用ブロック112は、軸20を保持し、例えば、軸20を成形加工するための凸型(父型、雄型)のプレス成形治具114をガイドする機能を有している。
図12に示されている軸保持、及び、治具ガイド用ブロック112は、軸20を保持し、例えば、軸20を成形加工するための凸型(父型、雄型)のプレス成形治具114をガイドする機能を有している。
プレス成形治具114が、治具ガイド用ブロック112にガイドされて、図12に示されている矢印の方向に移動(プレス)されることにより、軸20の環状溝110の縁に沿った部分では、図12に示されたように限定された空間領域内で軸を塑性加工させることに伴う軸形成材料の隆起が発生し、軸一体型(又は軸嵌合型)の突起部116(図14参照)が形成される。
前記軸一体型の突起部116は、軸20に玉軸受(部材)118を取り付ける際に、軸方向のストッパとして機能する。本発明の実施形態の場合、その突起部116を僅かな材料で実現でき、しかも、新たな部材を追加する必要はない。これは、従来の技術に対する大幅な改善である。
従来技術においても、軸受又はその他の軸周囲を囲むように取り付けられる部材を軸方向に位置決めする際に、その位置決めの基準を設ける手段として様々な手段が知られている。例えば、切削加工された部材の場合は、軸方向への変位を防ぐために、軸の回転部分に直径が大きい肩部を設ける方法が知られている。又、軸に環状溝を設けて、その環状溝の中にスナップリングを嵌め込む方法も知られている。
しかしながら、前記した従来の技術による公知の方法では、軸に取り付けられる部材を軸方向に正確に位置決めするために、モータに新たな部材、及び、作業工程を追加する必要があるか、又は、モータの軸に大径部を設ける必要が生じるという欠点を有している。
それに対して、前記で説明した本発明の実施形態の方法によれば、軸20に、その軸20に取り付けられる部材118用の軸一体型(又は軸嵌合型)のストッパ(突起部116)を形成することができる。しかも、そのようなストッパ(突起部116)を形成するために新たな部材を追加したり、軸20に大径部を設けたりする必要はない。
更に、本発明の実施形態の方法が備える別の利点は、軸20に、前工程においてその軸20に部材118が取り付けられていたとしても、問題なく前記したような突起部116を形成できる点である。尚、ここで言う「軸20に取り付けられる部材118」とは、例えば、玉軸受、又は、環状の磁石(リング磁石)といった精密部品を含んでいる。
図15は、玉軸受(部材118)が取り付けられた状態の軸20の概略構成を示した斜視図である。
図15では、軸20、及び、その軸20に取り付けられたロータアセンブリ18、及び、玉軸受(部材)118を軸方向に位置決めする突起部116が概略的に示されている。
図15では、軸20、及び、その軸20に取り付けられたロータアセンブリ18、及び、玉軸受(部材)118を軸方向に位置決めする突起部116が概略的に示されている。
このように、ストッパ形成治具を用いて、軸に突起部を塑性加工により形成する本実施形態では、直流モータの軸に軸周囲を囲むように取り付けられる部材(軸受)を軸方向に高精度で隙間無く位置決め、及び、固定でき、部材の再取り付けが容易にでき、追加部材数を最低限に抑えつつ、可能な限り低コストで、位置決めできる。さらに、金属屑の発生を心配する必要がなくなり、突起部を形成する際、組み立て用の部材を先に軸に組み込んでから形成する等のように、一定の順序に従って組み立てを行なう必要がなくなる。
また、片側軸支されているモータの2個の並んだ軸受間に、軸の回転位置、及び、回転数の基準を検出するため信号を発生するセンサ装置と信号供給部を配置した本実施形態では、軸とセンサ装置の間の隙間軸方向の公差(バラツキ)を、最低限の位置変位に抑えることができ、センサ装置で検出される温度を低くできるので、温度の変動幅も小さくでき、センサ装置の動作を安定させて極めて高精度な転流信号を発生させることができる。従って、高い剛性を備えると共に高い周囲温度及び振動等の好適ではない条件下でも信頼性のある動作が可能となる。
本願明細書、図面、及び、請求項に開示した特徴は、単独であろうと任意の組み合わせであろうと本発明における様々な実施形態を実現させるために寄与する。又、本発明は前記した実施形態に記載された内容に限られるものではなく、軸への突起部の形成については、軸周囲を囲むように取り付けられる他の部材を軸方向に位置決めする際にも前記効果を得ることができ、片側軸支モータのセンサ装置の配置については、軸受間の他の取り付け位置あるいは他の取り付け方法であっても前記効果を得ることができる。
10 フランジ部(基台部)、
12 ステータアセンブリ、
14 ステータ本体(鉄心部)、
16 相巻線、
18 ロータアセンブリ、
20 軸(シャフト)、
22 ロータ永久磁石、
24 ヨーク(継鉄)、
26、28 転がり軸受、
30 モータハウジング、
32 ハウジングキャップ、
34 第1接続ソケット部、
36 第2接続ソケット部、
38 接続ピン、
40 巻線、
42 ホルダ、
44、96 リレー、
46 センサ装置、
48 信号供給部、
50 フラットケーブル、
52 内孔、
54 自由端部、
60 直径、
62 平坦面、
64 溶接溝、
66 結合孔、
70 支持板、
72 リベット結合部、
74 圧着板バネ部、
76、76’ ガイド溝部(嵌合部)、
80 第1接続ソケット部、
82 第2接続ソケット部、
84 (ハウジングの)キャップ部、
86 接続ピン、
88 接続ピン、
90 接続孔、
92 ホルダ、
94 大面積接点部、
100 ハウジング内周面、
102 キャップ外周面、
104 空隙部、
106 開口部、
110 環状溝、
112 軸保持、及び、治具ガイド用ブロック、
114 プレス成形治具、
116 突起部、
118 玉軸受(部材)。
12 ステータアセンブリ、
14 ステータ本体(鉄心部)、
16 相巻線、
18 ロータアセンブリ、
20 軸(シャフト)、
22 ロータ永久磁石、
24 ヨーク(継鉄)、
26、28 転がり軸受、
30 モータハウジング、
32 ハウジングキャップ、
34 第1接続ソケット部、
36 第2接続ソケット部、
38 接続ピン、
40 巻線、
42 ホルダ、
44、96 リレー、
46 センサ装置、
48 信号供給部、
50 フラットケーブル、
52 内孔、
54 自由端部、
60 直径、
62 平坦面、
64 溶接溝、
66 結合孔、
70 支持板、
72 リベット結合部、
74 圧着板バネ部、
76、76’ ガイド溝部(嵌合部)、
80 第1接続ソケット部、
82 第2接続ソケット部、
84 (ハウジングの)キャップ部、
86 接続ピン、
88 接続ピン、
90 接続孔、
92 ホルダ、
94 大面積接点部、
100 ハウジング内周面、
102 キャップ外周面、
104 空隙部、
106 開口部、
110 環状溝、
112 軸保持、及び、治具ガイド用ブロック、
114 プレス成形治具、
116 突起部、
118 玉軸受(部材)。
Claims (7)
- 軸と、
前記軸を中心として前記軸に取り付けられる少なくとも1個の永久磁石を備えるロータアセンブリと、
ステータ本体及び複数の相巻線を含むステータアセンブリと、
前記軸及び前記ロータアセンブリを、前記ステータアセンブリに対して片側のみを軸支させるために、前記軸に軸方向に並んで離間させて配置される2個の軸受と、
前記ステータアセンブリに対する前記ロータアセンブリの相対的な回転位置、回転数、及び/又は、回転トルクの値を検出するセンサ装置と
を備える直流モータであって、
前記センサ装置は、前記2個の並んだ軸受の間に配置される
ことを特徴とする直流モータ。 - 前記ステータアセンブリの一方の端部は、フランジ部と結合され、
前記2個の軸受の少なくとも一方は、前記フランジ部の中に取り付けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。 - 前記センサ装置は、フレキシブルなフラットケーブルを介して、前記ステータアセンブリと対向する端部に配置された接続手段と接続される
ことを特徴とする請求項2に記載の直流モータ。 - 前記フラットケーブルは、前記ステータ本体の外周面とモータのハウジングの内周面の間を経由して配線される
ことを特徴とする請求項3に記載の直流モータ。 - 前記センサ装置は、光学式センサ装置、電磁誘導式センサ装置、静電容量式センサ装置又は磁気式センサ装置の何れかである
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の直流モータ。 - 前記センサ装置は、前記軸の外周面上に沿って設けられると共に前記軸に回転不能に結合される信号供給部が対向して配置される
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の直流モータ。 - 前記軸受は、転がり軸受、特に、玉軸受である
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の直流モータ。
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