JP2006311639A

JP2006311639A - 電動パワーステアリング装置用モータ

Info

Publication number: JP2006311639A
Application number: JP2005127870A
Authority: JP
Inventors: Setsu Waku; 摂和久; Masabumi Okazaki; 正文岡崎; Masayoshi Yamamoto; 雅祥山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09
Also published as: CN1866639A; CN100407516C

Abstract

【課題】モータのならし運転工数が削減されるとともに製造コストが低減され、また例えば通常の「連続据え切り」運転状態のときにおいて、運転者に不快感を与えるようなことがない電動パワーステアリング装置用モータを得る。
【解決手段】この発明に係る電動パワーステアリング装置用モータは、シャフトと、このシャフトに固定されたアマチュアと、前記シャフトの端部に固定された整流子と、この整流子の外周面に先端部が当接したカーボンブラシ９とを備えた電動パワーステアリング装置用モータにおいて、カーボンブラシ９に流れる定格電流が２５Ａ〜８０Ａの範囲、カーボンブラシ９の銅の含有量が３５％〜５５％の範囲で、カーボンブラシ９の径方向の投影面積に対する、カーボンブラシ９が整流子に当接する面積Ｓの割合は、４〜８％の範囲である。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両のステアリングの操作力をアシストする電動パワーステアリング装置用モータに関するものである。

従来、シャフトと、このシャフトに固定されたアマチュアと、前記シャフトの端部に固定された整流子と、この整流子の外周面に先端部が当接したカーボンブラシとを備えた電動パワーステアリング装置用モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動パワーステアリング装置用モータでは、運転者がステアリングを回転させる際に、整流子に当接したカーボンブラシ介して外部から電流がアマチュアに供給されることで、アマチュアは電磁作用により、シャフトとともに回転するようになっている。

特開２００１−８４０２号公報

上記構成の電動パワーステアリング装置用モータは、例えばステアリングコラムに取り付けされた場合、運転者との距離が近いので、整流子の外周面に対してカーボンブラシが摺動したときに生じる音が運転者に対して騒音として不快感を与えることがある。
この騒音は、整流子の外周面に対してカーボンブラシをある程度の時間摺動させることで低減されるので、事前にモータのならし運転を実施したり、モータと運転者との間に防音材を設ける等の対策を講じており、それだけ工数が掛かり、また製造コストが嵩むといった問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、モータのならし運転工数が削減されるとともに製造コストが低減され、また通常の「連続据え切り」運転状態のときにおいて、運転者に不快感を与えるようなことがない電動パワーステアリング装置用モータを得ることを目的とする。

この発明に係る電動パワーステアリング装置用モータは、シャフトと、このシャフトに固定されたアマチュアと、前記シャフトの端部に固定された整流子と、この整流子の外周面に先端部が当接したカーボンブラシとを備えた電動パワーステアリング装置用モータにおいて、前記カーボンブラシに流れる定格電流が２５Ａ〜８０Ａの範囲、前記カーボンブラシの銅の含有量が３５％〜５５％の範囲で、前記カーボンブラシの径方向の投影面積に対する、カーボンブラシが前記整流子に当接する面積の割合は、４〜８％の範囲である。

この発明による電動パワーステアリング装置用モータによれば、モータのならし運転工数が削減されるとともに製造コストが低減され、また通常の「連続据え切り」運転状態のときにおいて、運転者に不快感を与えるようなことはない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置用モータ（以下、モータと略称する）の側断面図である。
このモータでは、有底円筒状のヨーク１の内壁面に周方向に等分間隔をおいて４極の界磁永久磁石２が固定されている。ヨーク１の有底側の軸受収納部３には、第１の軸受４が収納されている。この第１の軸受４には、シャフト５の一端部が回転自在に支持されている。シャフト５の他端部は、第２の軸受１３により回転自在に支持されている。シャフト５の中間部ではアマチュア６が固定されている。
ハウジング１２は、ヨーク１の開口部を塞いでいるとともにねじ１１によりヨーク１と一体化されている。

ハウジング１２に装着された第２の軸受１３とアマチュア６との間のシャフト５には、整流子７が固定されている。この整流子７の表面には、スプリング８の弾性力によりカーボンブラシ９の先端部が当接している。この直方体形状のカーボンブラシ９はブラシホルダ１０内で径方向に往復動可能に収納されている。
シャフト５の第２の軸受１３側の先端部には、連結部材１４が圧入、固定されている。ハウジング１２とヨーク１との間には、グロメット１６が設けられており、このグロメット１６にリード線１５が貫通している。
アマチュア６は、軸線方向に延びており周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを有するコア１７と、スロットに導線が重巻方式で巻回されて構成された巻線１８とを備えている。

図２は図１のカーボンブラシ９を示す正面図、図３は図２のカーボンブラシ９の底面図である。
このカーボンブラシ９は、銅量が４０％含有しており、カーボンブラシ９の径方向の投影面積（ａ×ｂ）に対する、カーボンブラシ９が整流子７に当接する面積（図３においてハッチングされた領域（２Ｓ））の比率α（α＝２Ｓ/（ａ×ｂ））は４〜８％の範囲になるように設定されている。

上記構成のモータでは、リード線１５から整流子７に当接するブラシ９を介して電流を巻線１８に供給することにより、アマチュア６は電磁作用により、シャフト５とともに回転する。
このシャフト５の先端部は、連結部材１４の圧入孔１９に圧入され、また連結部材１４の係合部２０に入力軸（図示せず）がスプライン結合されているので、シャフト５の回転トルクは入力軸に確実に伝達され、ステアリング（図示せず）の操舵力のアシストに供される。

図４は、本願発明者が上記比率αと、騒音（ｄＢ）、定格電流通電許容時間（sec）との関係を実験により求めたときの特性図である。なお、この特性図は、カーボンブラシ９の銅の含有量が４０％、定格電流が４５Ａのときの実験結果を示す図である。
この図から、カーボンブラシ９が整流子７の表面に当接する面積が大きくなる、即ち上記比率αが大きくなるに従って、騒音が大きくなり、騒音を小さく抑えるためには、できるだけ比率αの値を小さくすることが望ましいことが分かる。

一方、カーボンブラシ９と整流子７との間では、電圧降下が起こり、カーボンブラシ９が発熱する。そして、「連続据え切り」の状態においてモータに定格電流を流し続けると、この電圧降下によりカーボンブラシ９が発熱し続け、樹脂で成形されたブラシホルダ１０が溶融してしまう恐れがある。
実際には、「連続据え切り」の状態のときには、このような事態を避けるために、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により、アマチュア６に流れる電流値、時間を制御している。
カーボンブラシ９と整流子７との間での電圧降下は、上記比率αの値が小さくなるに従って大きくなるので、上記比率αが小さくなるに従って、アマチュア６に流れる電流値を小さくせざるを得ない、即ちステアリングの操舵力のアシスト力が小さくならざるを得ない。

本願発明者は、比率αの上限値が８％までは、運転者には、騒音と感じる音は発生することなく、また比率αの下限値が３％までは、「連続据え切り」運転のときにおいて、運転者に不快感を与えるようなことがないことが分かった。

なお、図４では、カーボンブラシ９の銅の含有量が４０％、定格電流が４５Ａの条件下での特性図であるが、カーボンブラシ９の銅の含有量が３５％〜５５％の範囲、定格電流２５Ａ〜８０Ａの範囲では、カーボンブラシ９の銅の含有量が４０％、定格電流が４５Ａのときと同様に、比率αが３〜８％の範囲で、運転者には、騒音と感じる音は発生することなく、また通常の「連続据え切り」運転のときにおいて、運転者に不快感を与えることなく「連続据え切り」運転をすることができることが分かった。

以上説明したように、このモータによれば、カーボンブラシ９に流れる定格電流が２５Ａ〜８０Ａの範囲、カーボンブラシ９の銅の含有量が３５％〜５５％の範囲で、カーボンブラシ９の径方向の投影面積に対して、カーボンブラシ９が整流子７に当接する面積の割合は、４〜８％の範囲であるので、事前にモータのならし運転を実施したり、モータと運転者との間に防音材を設ける等の対策を講じる必要性が無く、モータのならし運転工数が削減され、また製造コストが低減される。
また、通常の「連続据え切り」運転のときにおいて、運転者に不快感を与えるようなことなく「連続据え切り」運転をすることができる。

実施の形態２．
図５は実施の形態２におけるモータのカーボンブラシ２１を示す正面図、図６は図５のカーボンブラシ２１の底面図である。
この実施の形態では、カーボンブラシ２１の整流子７側の端部であって、シャフト５の軸線方向の両縁部のそれぞれの外側では面取り部２２が形成されている。
なお、他の構成は、実施の形態１と同一である。

この実施の形態のモータによれば、実施の形態１のものと同様の効果を得ることができるとともに、カーボンブラシ２１の両縁部に、傾斜面である面取り部２２が形成されているので、カーボンブラシ２１の縁部での欠け破損が低減される。
なお、カーボンブラシ２１の面取り部２２は、金型によりカーボンブラシ２１を成形する際に、一方向に型を抜くことができる形状であり、わざわざ面取り切削加工の作業が不要であり、実施の形態１のカーボンブラシ９と同様の工程で製造される。

なお、上記各実施の形態では、整流子７の外周面にカーボンブラシ９が、所謂２点、同一面積で当接した電動パワーステアリング装置用モータについて説明したが、当接面積がそれぞれ異なる電動パワーステアリング装置用モータであってもよいし、さらに片側１点当接の電動パワーステアリング装置用モータであってもよい。

この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置用モータの側断面図である。図１のカーボンブラシを示す正面図である。図２のカーボンブラシの底面図である。比率αと、騒音（ｄＢ）、定格電流通電許容時間（sec）との関係特性図である。この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング装置用モータのカーボンブラシを示す正面図である。図５のカーボンブラシの底面図である。

符号の説明

５シャフト、６アマチュア、７整流子、９，２１カーボンブラシ、２２面取り部。

Claims

シャフトと、このシャフトに固定されたアマチュアと、前記シャフトの端部に固定された整流子と、この整流子の外周面に先端部が当接したカーボンブラシとを備えた電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
前記カーボンブラシに流れる定格電流が２５Ａ〜８０Ａの範囲、前記カーボンブラシの銅の含有量が３５％〜５５％の範囲で、前記カーボンブラシの径方向の投影面積に対する、カーボンブラシが前記整流子に当接する面積の割合は、４〜８％の範囲であることを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
前記カーボンブラシの前記整流子側であって、前記シャフトの軸線方向の縁部の外側では面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。