JP2008017565A - 電動モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動モータのステータとロータとの同軸性を確保しやすい電動モータ制御装置を提供する。
【解決手段】この電動モータ制御装置は、回転自在に設けられた駆動軸18と、該駆動軸の外周側に設けられたロータ19と、該ロータの外周側に若干離間して設けられ、コイル20が捲回されたステータ21と、コイルに必要な電力を供給する制御回路14と、ステータの軸方向一端側が保持される第1保持部23を有する第1ハウジング11と、ステータの軸方向他端側が圧入固定される第2保持部22を有する第2ハウジング12と、を備えている。第1保持部にステータに対する締め代を設けると共に、該第1収容部の開口端から軸方向の所定の範囲に導入部を設けて、各ハウジングの軸心とステータの軸心との同軸性を確保しつつ、装置の組み付け性も向上させた。
【選択図】図1
【解決手段】この電動モータ制御装置は、回転自在に設けられた駆動軸18と、該駆動軸の外周側に設けられたロータ19と、該ロータの外周側に若干離間して設けられ、コイル20が捲回されたステータ21と、コイルに必要な電力を供給する制御回路14と、ステータの軸方向一端側が保持される第1保持部23を有する第1ハウジング11と、ステータの軸方向他端側が圧入固定される第2保持部22を有する第2ハウジング12と、を備えている。第1保持部にステータに対する締め代を設けると共に、該第1収容部の開口端から軸方向の所定の範囲に導入部を設けて、各ハウジングの軸心とステータの軸心との同軸性を確保しつつ、装置の組み付け性も向上させた。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ制御装置に関し、とりわけ、ステータとロータとの同軸性の確保とその組み付け容易性とを両立させた電動モータ制御装置に関するものである。
例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられる従来の電動モータ制御装置としては、以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
この電動モータ制御装置は、第1ハウジングに結合されて電動モータを収容する有底円筒形状の第2ハウジングと、前記第1ハウジングに結合されて電動モータを駆動制御する制御回路を収容する第3ハウジングと、を備え、前記第1ハウジング内において、電動モータと制御回路が配線を介して接続されている。
このように、前記電動モータ制御装置を構成するハウジングを三分割に形成し、電動モータと制御回路を別個独立した前記各ハウジング内にそれぞれ収容したことによって、電動モータと制御回路のいずれか一方に不具合が生じた場合に、その不具合が生じた部位のみをハウジングごと交換可能にした。これによって、電動モータ制御装置の組立作業性(交換作業性)を向上させている。
特開2003−204654号公報
しかしながら、前記従来の電動モータ制御装置にあっては、電動モータのステータは第2ハウジングにのみ収容保持され、電動モータの駆動軸は、一端側が第2ハウジングに軸受保持部を介して保持された軸受に、他端側が第1ハウジングに軸受保持部を介して保持された軸受によって前記両ハウジングに跨って支持されている。しかも、第1ハウジング内には、前記第3ハウジングと連通させて制御回路の配線などを収容するために、該第2ハウジングの内径と第1ハウジングの内径とが異径に構成されている。
したがって、第1、第2ハウジングのそれぞれの内径が互いに異径状態となっているため、該各ハウジングの内周部の良好な同軸性を確保できない場合がある。この結果、前記各ハウジングの内周部の同軸性の悪化に起因して前記各軸受保持部の同軸性が得られないおそれがある。また、第1ハウジングと第2ハウジングとを組み付ける際には、組み付け誤差が発生してしまう懸念もある。
これによって、駆動軸の両端部を支持する前記各軸受の同軸性及び駆動軸の外周側に一体に設けられたロータと前記ステータとの同軸性を確保することが困難となっている。
本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、電動モータのステータとロータとの同軸性を確保しやすい電動モータ制御装置を提供するものである。
請求項1に記載の発明は、回転自在に設けられて動力を伝達する駆動軸と、該駆動軸の外周側に結合され、前記駆動軸と一体に回転するロータと、該ロータの外周側に離間して設けられ、前記ロータを励磁して回転駆動させるステータと、該ステータに設けられ、前記ステータに通電するコイルと、該コイルに必要に応じた電力を供給し、前記駆動軸を駆動制御する制御回路と、前記ステータの軸方向一端側を収容固定する第1保持部を有する第1ハウジングと、該第1ハウジングに結合されると共に、前記ステータの軸方向他端側を圧入又は焼き嵌めによって収容固定する第2保持部を有する第2ハウジングと、前記第1保持部の前記第2保持部側の開口端から軸方向の所定範囲に前記ステータの外径よりも大きい内径を有する導入部と、を備えたことを特徴としている。
この発明によれば、前記ステータが前記第1ハウジングと前記第2ハウジングに跨って収容固定されているため、前記第1ハウジング及び第2ハウジングの各軸心が前記ステータの軸心に対してそれぞれ一致することとなり、前記第1ハウジング及び第2ハウジングと前記ステータとの良好な同軸性を確保することができる。
また、前記ステータを前記第1保持部内に挿入する際には、前記ステータと前記ロータとの間に磁力による引力が発生するが、前記第1保持部の開口端部に前記ステータの外径よりも大きい内径を有する前記導入部を設けたことによって、前記第1保持部内への前記ステータの挿入を容易に行うことが可能となり、装置の組み付け作業性が向上する。
請求項2に記載の発明は、前記導入部の内周面と前記ステータの外周面との間の径方向隙間を、前記ステータの内周面と前記ロータの外周面との間の径方向隙間よりも小さく形成したことを特徴としている。
この発明によれば、前記第1保持部内に前記ステータを挿入する際に、該ステータの他端側が少しでも前記導入部内に挿入されれば、その後、前記ステータを押し込む間に前記ロータの磁力(吸引力)によって前記ステータが吸着されるおそれがない。これによって、前記第1保持部内への前記ステータの挿入性をより向上させることができる。
以下、本発明に係る電動モータ制御装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、このパワーステアリング装置を、例えば車両のラックピニオン式の電動パワーステアリング装置に適用したものを示している。
この電動パワーステアリング装置は、図8に示すように、ステアリングホイール1に連係された入力軸2と、該入力軸2に図外のトーションバーを介して同軸線上に相対回転可能に連結され、先端側にピニオンギヤが形成された出力軸3と、該出力軸3のピニオンギヤと噛合するラックギヤが軸方向の所定範囲に形成され、両端部が各車輪WL,WRに連係するラック軸4と、前記入力軸2と出力軸3の接続部外周側に設けられ、入力軸2と出力軸3の相対回転変位量によって操舵トルクを検出するトルクセンサ5と、該トルクセンサ5の検出結果に基づいて補助トルクを付与する電動モータ制御装置10と、該電動モータ制御装置10の駆動力を該出力軸3に伝達する例えばウォーム歯車機構などの減速機構6と、を備え、入力軸2の操舵トルクに応じた補助トルクを出力軸3に付与することによって操舵力をアシストしている。
前記電動モータ制御装置10は、図1に示すように、第1ハウジング11と、該第1ハウジング11の上端部を閉塞する第2ハウジング12と、前記第1ハウジング11及び第2ハウジング12内に跨って収容保持されたモータ要素13と、該モータ要素13の駆動を制御する制御回路14と、を備えている。
前記第1ハウジング11は、図1に示すように、アルミニウム合金材によって一体に形成され、図中左側の上方へ開口して前記モータ要素13の図中下半側を収容する第1収容部11aと、図中右側の下方へ開口して前記制御回路14を収容する回路収容部11bと、を備えている。
また、前記第1ハウジング11の上端開口縁に形成された円環状のハウジング接合面11cには、周方向に沿って形成された円環溝部内に円環状のシール部材15が嵌着されている。さらに、第1収容部11aの中央位置には、ほぼ円筒状の第1軸受保持部11dが設けられ、該第1軸受保持部11dの内周側には後述する第1軸受16aが保持されている。
前記第2ハウジング12は、鋼板をプレス成形してなり、開口端部にフランジ部12bを有するほぼ有蓋円筒状に一体に形成されて、内周側には、前記モータ要素13の上端側を収容する第2収容部12aが設けられている。前記第2ハウジング12の上壁部の中央位置にはほぼ円筒状の第2軸受保持部12cが設けられ、該第2軸受保持部12cの内部には皿ばね17によって軸方向(図1中下方)へ付勢された後述する第2軸受16bが保持されている。
そして、前記第2ハウジング12は、そのフランジ部12bの端面が前記シール部材15を介して前記ハウジング接合面11cに接合されて図外のボルトにより第1ハウジングに固定されている。
前記モータ要素13は、図1に示すように、図中上端部に圧入固定された前記第1軸受16aと図中下端側に圧入固定された前記第2軸受16bによって回転自在に支持されている駆動軸18と、該駆動軸18の図中上端側の外周部に圧入固定され、キーによって回り止めがなされた円筒状のロータ19と、該ロータ19の外周に非接触状態に配置されて、コイル20が捲回された円筒状のステータ21と、から構成されている。
前記ロータ19は、薄肉の鋼板を円筒状に積層してなるロータ本体19aと、該ロータ本体19aの外周面に配設された永久磁石19bと、ロータ本体19aの両端面をそれぞれ閉塞する樹脂製の円板状のカバー部材19c,19cと、を備え、前記ステータ21から励磁されることによって回転する。
前記ステータ21は、薄肉の鋼板を円筒状に積層してなり、軸方向における図1中のほぼ上半部が、前記第2収容部12aの開口端側に段差拡径状に設けられた第2保持部22内に保持される一方、下半部が、前記第1収容部11aの開口端側に段差拡径状に設けられた第1保持部23内に保持されている。
前記第2保持部22は、図2及び図3に示すように、第2収容部12aの開口端から軸方向(図中上下方向)に沿って所定の範囲に形成されている。この第2保持部22は、その内径D1がステータ21の外径d1よりも僅かに小さく設定され、前記ステータ21に対する締め代が設けられている。そして、第2保持部22の開口端部には、ステータ21の外径d1よりも若干大きい内径D2を有する案内部22aが設けられている。これによって、ステータ21の上半部は、前記案内部22aを介して第2保持部22内に圧入固定されている。
前記第1保持部23は、図2及び図4に示すように、第1収容部11aの開口端から軸方向(図中上下方向)に沿って所定の範囲に形成されている。この第1保持部23は、前記第2保持部22と同様に前記ステータ21に対する締め代が設けられ、その内径D3がステータ21の外径d1よりも僅かに小さく設定されている。これによって、前記ステータ21の下半部も、第1保持部23内に圧入固定されている。また、第1保持部23の開口端部には、ステータ21の外径d1よりも若干大きい内径D4を有する導入部24が設けられている。
この導入部24は、図2〜図4に示すように、前記第1保持部23の開口端から底部側へ向かって設けられ、その軸方向長さL1は、第1保持部23内に収容保持されるステータ21の下半部、つまり第2保持部22内の底部に突き当て状態に収容保持されたステータ21の露出部の軸方向長さL2よりも小さく設定されている。
さらに、前記導入部24の軸方向長さL1は、第2保持部22内に収容保持されたステータ21の下端縁から前記第2軸受保持部12cの開口端縁までの軸方向距離L3と前記第1収容部11a内に収容保持された駆動軸18の上端縁から第1ハウジング11のハウジング接合面11cまでの軸方向距離L4との差分と同じか又はそれよりも小さく設定されている。すなわち、前記第2ハウジング12に組み付けられたステータ21を、前記第1、第2軸受16a,16b及びロータ19が一体的に組み付けられた駆動軸18を収容する第1ハウジング11の第1収容部11a内に嵌入する際に、第2軸受16bが第2軸受保持部12c内に挿入されてからステータ21の下半部が第1保持部23内に圧入されるようになっている。
また、前記導入部24の内径D4は、図1及び図4に示すように、前記モータ要素13の組み付け時において、導入部24の内周面とステータ21の外周面との隙間C1がステータ21の内周面とロータ19の外周面との間の隙間C2よりも小さくなるように設定されている。
そして、前記導入部24の上端縁(始端)には、図2に示すように、環状のテーパ部24aが形成され、下端縁(終端)には、前記第1保持部23の始端に連続する環状のテーパ部24bが形成されている。
前記制御回路14は、図1及び図8に示すように、前記ハウジング接合面11cとほぼ同一平面状に形成された回路収容部11bの上端面11eに配設されたコネクタ25を介してトルクセンサ6に接続され、該トルクセンサ6から入力される操舵トルクに基づいて必要な補助トルクを演算し、駆動軸18の外周側に設けられたモータ回転角センサ26と連係して前記モータ要素13の駆動を制御している。
次に、前記電動モータ制御装置10の組立方法について、図1及び図3〜図7に基づいて説明する。
まず、図4に示すように、キーが圧入された駆動軸18にロータ19を圧入固定した後、第1軸受16aを駆動軸18の図中下端側に、第2軸受16bを駆動軸18の図中上端部にそれぞれ圧入固定する。続いて、この駆動軸18を、第1ハウジング11の第1収容部11a内に、第1軸受16aの下端部が第1軸受保持部11dの底部に当接するまで挿入する。そして、前記ハウジング接合面11cの溝部内にシール部材15を嵌挿して、ハウジング組立体HAを形成する。このとき、シール部材15及び溝部内に少量のグリスを塗布することにより、電動モータ制御装置10の組み付け時におけるシール部材15の脱落を防止することができる。
一方、図3に示すように、コイル20が捲回されたステータ21の上端部を、第2ハウジング12の第2保持部22内に、前記案内部22aを介して底部に突き当て状態に圧入固定する。続いて、前記皿ばね17を、前記第2軸受保持部12c内に嵌挿し、ステータ組立体SAを形成する。このとき、皿ばね17及び第2軸受保持部12cの底部に少量のグリスを塗布することにより、電動モータ制御装置10の組み付け時における皿ばね17の脱落を防止することができる。
次に、図5に示すように、前記ステータ組立体SAを前記ハウジング組立体HAに対して同軸上に配置し、ステータ21の下端縁とロータ19の上端縁とが軸方向(上下方向)に一致する図示の位置までステータ組立体SAを下降させて、ステータ組立体SAの下端部とハウジング組立体HAのロータ19の上端部とが径方向に重複するように、ステータ組立体SAの下端部をハウジング組立体HAのロータ19の上端部外周側に嵌挿する。なお、この付近から、ステータ21とロータ19との間に磁力(互いに引き合う力)が発生する。
続いて、図6に示すように、ステータ組立体SAを前記磁力に抗してさらに下降させて、ステータ21の下端部を前記導入部24内に挿入する。このとき、前記磁力によって両組立体SA,HAは相互に多少の位置ずれを生じてしまうものの、導入部24の上端縁(始端)には前記テーパ部24aが設けられていると共に該導入部24は比較的大径に形成されていることから、導入部24に対するステータ21の下端部の挿入性が良好になる。
そして、ステータ21の下端部が導入部24内に挿入された後、さらにステータ組立体SAを下降させる。この際、導入部24の内径は前記隙間C1が前記隙間C2よりも小さくなるように設定されていることから、ステータ21の径方向の移動が導入部24の内周壁により規制されるため、前記磁力によってステータ21の内周面がロータ19の外周面に吸着してしまうことがなく、ステータ21の挿入を円滑に行うことができる。
さらに、ステータ組立体SAを下降させていき、ステータ21を導入部24の終端に当接するまで挿入する。このとき、前記導入部24の軸方向長さL1が前記軸方向距離L3と前記軸方向距離L4との差分と同じか又はそれよりも小さく設定されていることから、図6に示す位置において、すなわちステータ21の下端部が導入部24の終端に当接する前に、第2軸受16bの第2軸受保持部12c内への挿入を開始する。これによって、前記磁気によって位置ずれを生じたステータ21と第1収容部11aの軸心をある程度一致させることができると共に、その後のステータ21の挿入を、第2軸受16bを介して第2軸受保持部12cの内周壁の案内を受けながら行うことが可能となる。
続いて、図7に示すように、ハウジング組立体HAに対してステータ組立体SAを軸方向(図中下方)へさらに押し込んで、ステータ21の下端部を、前記テーパ部24bを介して第1保持部23内に圧入固定する。この際、第1保持部23の下端部(終端)に前記テーパ部24bが形成されていることから、ステータ21の下端部が第2保持部23内へと案内され、これによって、第2保持部23内に対するステータ21の圧入作業性が良好となる。また、ステータ21を第1保持部23内に圧入する前に第2軸受16bを第2軸受保持部12c内に挿入したことによって、前記ステータ21の圧入作業にのみ注意を払えばよく、該圧入作業の容易化が図られている。
最後に、図1に示すように、第1ハウジング11の回路収容部11b内に制御回路14を収容配置し、該制御回路14を回路収容部11bに対して前記ボルトによってねじ止め固定することによって、前記電動モータ制御装置10の組み付けが完了する。
したがって、この実施の形態によれば、前記電動モータ制御装置10は、ステータ21が、第1ハウジング11と第2ハウジング12とに跨って収容され、しかも両ハウジング11,12に対して圧入固定された構造となっている。これによって、第1保持部23及び第2保持部22の内径はそれぞれほぼ同径に形成されていることから、該各保持部23,22の加工誤差が生じにくく、仮に加工誤差が生じてしまっても、各保持部23,22はそれぞれ締め代を有していることから、その加工誤差がステータ21の軸心に対する各ハウジング11,12の軸心性の悪化を生じるおそれがない。また、ステータ21は両ハウジング11,12に対して圧入固定されているため、第2ハウジング12を第1ハウジング11に組み付ける際に、その組み付け誤差を生じるおそれもない。この結果、ステータ21に対する第1ハウジング11と第2ハウジング12の良好な同軸性を確保することができ、電動モータ制御装置10の回転振動が抑制される。
また、前述のように、前記導入部24を設けたことによって、ハウジング組立体HAの第1収容部11a内へのステータ組立体SAのステータ21の挿入を容易に行うことが可能となり、装置の組み付け作業性が向上する。しかも、前記導入部24の内径を、前記隙間C1が前記隙間C2よりも小さくなるように設定したことから、ハウジング組立体HAの第1収容部11a内へのステータ組立体SAのステータ21の挿入性をより一層向上させることができる。
さらに、前記第1保持部23及び第2保持部22は、それぞれ開口端とは軸方向反対側の端部に、つまり奥側に向かって縮径した形状になっているため、前記各保持部23,22内の加工を容易に行うことができる。
そして、前記ハウジング接合面11cと前記回路収容部11bの上端面11eとを同一平面状に形成したことによって、該各面11c,11eの表面加工を同時に行うことができ、加工工数を低減することができる。
本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば第1ハウジング11及び第2ハウジング12の形状及び大きさを、自動車の仕様や大きさなどによって自由に変更することができる。
また、第2ハウジングを鉄系材料ではなくアルミニウム合金材によって形成することも可能であり、これによって装置の軽量化が図れる。なお、この場合、第2ハウジング12とステータ21とが異なる線膨張係数を有する金属材料によって形成されることから、ステータ21の上半部を第2ハウジング12に対して焼き嵌め固定する必要があるが、ステータ21の上半部のみを収容保持する第2ハウジング12は軸方向に比較的小さく形成されていることから、該第2ハウジング12の加熱時間が短縮され、製造コストの低廉化が図れる。
さらに、ステータ組立体SAをハウジング組立体HAに組み付ける際に、ステータ21の下端部を、第1保持部23に対して圧入ではなく挿入によって行うことも可能であり、これによってステータ12の組み付け作業性が向上する。なお、この場合、常温においてステータ21は第1保持部23内に隙間なく保持され、高温状態においてたとえ第1保持部23の内周面とステータ21の外周面との間に僅かに隙間が生じてしまっても、このステータ21は軸方向ほぼ中間部まで(上半部)が第2保持部22内に確実に固定されているため、何ら不具合が生じることなく常時安定して保持される。
前記実施の形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
請求項(1) 前記ステータは、前記第1保持部の開口端とは軸方向反対側の端部に圧入固定されたことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
この発明によれば、前記第1保持部は、前記開口端とは軸方向反対側の端部に、つまり奥側に向かって縮径した形状になっているため、該第1保持部内の加工を容易に行うことができる。
請求項(2) 前記第2保持部を、前記第1保持部に対向する前記第2保持部の一端開口部から軸方向他端側に向かって段差縮径状に形成し、前記ステータの他端側を前記第2保持部の軸方向他端部に圧入又は焼き嵌めによって固定したことを特徴とする請求項に記載の電動モータ制御装置。
この発明によれば、前記第2保持部は、軸方向他端側に、すなわち奥側に向かって縮径した形状になっているため、該第2保持部内の加工を容易に行うことができる。
請求項(3) 前記導入部の終端部をテーパ形状に形成したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
この発明によれば、前記ステータを前記導入部からさらに奥側へ挿入して圧入固定する際の挿入性が向上する。
請求項(4) 前記第1ハウジングは、前記第1保持部の径方向外側に前記制御回路を収容する回路収容部を備え、
前記第1保持部の開口端面を、前記回路収容部の一側面と同一平面状態に形成したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
前記第1保持部の開口端面を、前記回路収容部の一側面と同一平面状態に形成したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
この発明によれば、前記第1保持部の開口端面と前記回路収容部の一側面の各表面加工を同時に行うことができ、加工工数の低減が図れる。
請求項(5) 前記第2ハウジングをアルミニウム合金材料によって形成し、前記ステータを前記第2ハウジングに対して焼き嵌め固定したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
この発明によれば、前記第2ハウジングは前記ステータの軸方向の一部のみを収容することから、その軸方向長さは比較的小さく形成されているため、焼き嵌めを行う際に、前記第2ハウジングの加熱時間を短縮することができる。
11…第1ハウジング
12…第2ハウジング
14…制御回路
18…駆動軸
19…ロータ
20…コイル
21…ステータ
22…第2保持部
23…第1保持部
24…導入部
12…第2ハウジング
14…制御回路
18…駆動軸
19…ロータ
20…コイル
21…ステータ
22…第2保持部
23…第1保持部
24…導入部
Claims (2)
- 回転自在に設けられて動力を伝達する駆動軸と、
該駆動軸の外周側に結合され、前記駆動軸と一体に回転するロータと、
該ロータの外周側に離間して設けられ、前記ロータを励磁して回転駆動させるステータと、
該ステータに設けられ、前記ステータに通電するコイルと、
該コイルに必要に応じた電力を供給し、前記駆動軸を駆動制御する制御回路と、
前記ステータの軸方向一端側を収容固定する第1保持部を有する第1ハウジングと、
該第1ハウジングに結合されると共に、前記ステータの軸方向他端側を圧入又は焼き嵌めによって収容固定する第2保持部を有する第2ハウジングと、
前記第1保持部の前記第2保持部側の開口端から軸方向の所定範囲に前記ステータの外径よりも大きい内径を有する導入部と、
を備えたことを特徴とする電動モータ制御装置。 - 前記導入部の内周面と前記ステータの外周面との間の径方向隙間を、前記ステータの内周面と前記ロータの外周面との間の径方向隙間よりも小さく形成したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ制御装置。
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2006
- 2006-07-04 JP JP2006183997A patent/JP2008017565A/ja active Pending
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