JP2008172881A

JP2008172881A - 電動機および電動機制御装置

Info

Publication number: JP2008172881A
Application number: JP2007001986A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Fukuda; 雄介福田; Kotaro Shiino; 高太郎椎野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】径方向寸法を小型化した電動機を提供する。
【解決手段】ハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、前記出力軸に設けられたロータと、前記ハウジングに設けられ、コイル部を有するステータと、前記コイル部に接続され、このコイル部に電力を供給するモータハーネスとを有する電動機において、前記モータハーネスは、前記出力軸に対し略平行に設けられることとした。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置において操舵力を発生させる電動機および電動機制御装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置に用いられる電動機（モータ）においては、モータコイルに電力を供給するモータリード線（モータハーネス）がハウジングに設けられたグロメットを通じて外部に導出される構成となっている。
特開２００６−２１４９６９号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、モータのコイル巻線端部はモータの軸方向端面に設けられているため、グロメットはハウジングの径方向外側に向かって設けられることとなる。したがってモータハーネスを径方向から取り付けなければならず、装置の径方向寸法が大型化するという問題があった。

また、モータハーネスの端部（コイル巻線との接続点付近）は径方向に延在させるとしても、接続点付近から延在する部分については軸方向に曲げて径方向寸法を小さくする方法が考えられる。しかし、モータハーネスは電力供給線であるため比較的大径に設けられており（５．５ｍｍ等）、そもそも曲げにくい。そのため延在部分を軸方向に曲げたとしても、モータハーネスが湾曲するため軸方向寸法は縮小されず、無理に曲げようとするとコイル巻線との接続点に負荷がかかってしまう。

さらに、コイル巻線との接続点がモータとウォームギヤとの間に位置する場合、モータハーネスはモータのハウジングとウォームギヤハウジングに挟まれた状態となるため、径方向寸法を小さくするため軸方向に曲げようとしてもモータハウジングおよびウォームギヤハウジングに干渉するため、径方向に延在させざるを得ない。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、径方向寸法を小型化した電動機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、前記出力軸に設けられたロータと、前記ハウジングに設けられ、コイル部を有するステータと、前記コイル部に接続され、このコイル部に電力を供給するモータハーネスとを有する電動機において、前記モータハーネスは、前記出力軸に対し略平行に設けられることとした。

よって、径方向寸法を小型化した電動機を提供できる。

以下、本発明の電動機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［システム構成］
実施例１につき図１ないし図６に基づき説明する。図１は、本願電動機を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。

電動パワーステアリング装置は、電動機制御装置１、コントロールユニット１ａ（制御手段）、ラックバー１ｂ、転舵輪１ｃ、ステアリングホイールＳＷ、トルクセンサＴＳを有する。電動機制御装置１は車両上方からラックバー１ｂの軸方向に離間して設けられており、モータ駆動によりピニオン軸１ｄを介してラックバー１ｂにアシストトルクを付与する。

電動機制御装置１は、コントロールユニット１ａによりモータを駆動してラックバー１ｂにアシストトルクを付与するパワーアシスト装置である。電動機制御装置１にはステアリングホイールＳＷと接続したトルクセンサＴＳが設けられている。

コントロールユニット１ａは、トルクセンサＴＳにより検出された操舵トルクに基づき、電動機制御装置１のモータを駆動して転舵輪１ｃと接続したラックバー１ｂにアシストトルクを付与する。

［電動機制御装置の構成］
図２はｙ−ｚ平面における電動機制御装置１の断面図である。なお、図１におけるピニオン軸１ｄの軸方向と平行にｙ軸をとり、ｙ軸と直交し、かつウォームシャフト６からウオームホイール５方向をｘ軸、ウォームシャフト６の軸方向をｚ軸と定義する。

電動機制御装置１は、ハウジング８、ウォームホイール５、ウォームシャフト６、モータ１００、モータハーネス２００、接続端子３００、および端子台４００を有する。モータ１００はステータ１１０、ロータ１２０、回転位置センサ１３０、出力軸１４０、およびコイル巻線１５０を有する。

ハウジング８はウォームハウジング８１、スペーサハウジング８２、モータハウジング８３、およびモータヨーク８４を有する。モータハウジング８３はウォームハウジング８１に対しｚ軸負方向側に設けられ、スペーサハウジング８２はウォームハウジング８１のｚ軸負方向側であってモータハウジング８３のｘ軸正方向側に設けられている。

ウォームハウジング８１にはウォームホイール５、ウォームシャフト６が収装される。ウォームホイール５の中心軸はピニオン軸１ｄである。モータハウジング８３はモータ１００を収容し、モータ１００のｚ軸正方向側には回転位置センサ１３０が設けられている。

モータ１００はステータ１１０、ロータ１２０を有し、回転位置センサ１３０によるロータ１２０の回転位置検出値に基づいてステータ１１０に通電を行うブラシレスモータである。ロータ１２０は接続部材９によりウォームシャフト６と接続し、ウォームシャフト６およびロータ１２０はそれぞれ両端部において軸受１５，１７および１６，１８によってハウジング８に支持される。

回転位置センサ１３０の検出値はセンサハーネス５００（図３参照）を介してコントロールユニット１ａへ出力され、コントロールユニット１ａはトルクセンサＴＳの検出値と回転位置センサ１３０の検出値に基づきモータ１００に対し回転指令信号を出力する。モータ１００への電力供給は、ハウジング８の外周側に設けられたモータハーネス２００によって行われる。

［接続端子付近の詳細］
図３はモータ１００およびモータハウジング８３のｚ軸正方向正面図、図４は軸方向断面図、図５は端子台４００の斜視図である。モータハウジング８３の外径側であってｘ軸正方向側にはモータハーネス２００が設けられ、モータハウジング８３のｚ軸正方向側端部およびｘ軸正方向側端部の角には端子台４００が設置されている。

モータハーネス２００はｚ軸方向（モータ１００の軸方向）に対し略平行に設けられ、接続端子３００を介してコイル巻線１５０に接続する。このモータハーネス２００は外周が被覆された導線であり、端部２１０は被覆を剥がしてカシメ部材２２０にかしめられて接続される。なお、端部２１０を溶接接続してもよく特に限定しない（図６参照）。

モータ１００の電流を供給するため、モータハーネス２００は比較的大径（本願実施例では５．５ｍｍ）に設けられている。またカシメ部材２２０にはボルト疎通用の孔２２１が設けられ、ボルトＢによって接続端子３００および端子台４００に接続される（図５参照）。

コイル巻線１５０はモータ１００のｚ軸正方向端部から突出し、その径方向位置はモータハウジング８３の外周よりも内径側である。このコイル巻線１５０はモータ１００の各相（モータ１００は３相モータであってｕ，ｖ，ｗ相）ごとにまとめられ、モータ１００のｘ軸正方向側に周方向１箇所にまとめて突出する。

すなわち、コイル巻線１５０は複数個設けられ、このコイル巻線１５０のそれぞれは端部に端子部１５１を有し、端子部１５１は、各相ごとに近接して配置され、お互いに隣接するように周方向１箇所にまとめて設けられている。これにより、端子部１５１とモータハーネス２００との接続が容易となる。

また、スペーサハウジング８２とモータハウジング８３との区画面である分割面Ｓ−Ｓは、コイル巻線１５０の端子部１５１と接続端子３００の接続点Ａよりもｚ軸負方向側に設けられる。すなわち、ハウジング８は、コイル巻線端子部１５１と接続端子３００との接続点Ａよりも軸方向においてステータ１１０側寄りに分割面Ｓ−Ｓを有する。

ハウジング８の分割状態においてコイル巻線端子部１５１と接続端子３００とを接続することにより、両部材の接続点Ａがハウジング８からｚ軸正方向側に露出した状態となる。このため、ウォームハウジング８１およびスペーサハウジング８２を取り付けない状態でコイル巻線端子部１５１と接続端子３００とを接続することにより、接続作業を容易なものとする。

接続端子３００はｕ，ｖ，ｗ相ごとに１つずつ設けられる略Ｌ字型部材であり、モータ１００の径方向（ｘ軸方向）に延在する径方向部３１０と、モータ１００の軸方向（ｚ軸方向）に延在する軸方向部３２０から形成される。この接続端子３００のｚ軸負方向側には端子台４００が設けられ、各接続端子３００（ｕ，ｖ，ｗ）は端子台４００に設置される。

端子台４００はモータハウジング８３のｘ軸正方向端部に設置される非導電性部材であって、ハウジング８にインモールド成形される。これにより端子台４００の組み付け作業を容易とする。

また、端子台４００は端子部１５１の径方向外側に設けられている。端子部１５１はモータ１００の外径端部よりも内周側に設けられているため、端子部１５１の外径側に端子台４００を径方向外側に設けることにより、出力軸１４０と平行に設けられるモータハーネス２００との接続が容易となる。

端子台４００のｚ軸正方向側およびｘ軸正方向側には隔壁４１０および溝４２０が設けられ、この隔壁４１０によって各接続端子３００は電気的に遮断された状態で溝４２０に係合され、ショートを防止する。

この溝４２０のｚ軸正方向部４２１には軸ｚ軸正方向側に突出する突起部４２２が設けられて接続端子径方向部３１０の孔であるカシメ部３１０ａが熱カシメされる。また、溝４２０のｘ軸正方向側部４２３にはナットＮを収容するナット孔４２４が設けられている。

端子台４００のｘ軸正方向側部４２３に接続端子３００の軸方向部３１０が係合された状態でボルトＢおよびナットＮによってモータハーネス２００のカシメ部材２２０を締結することにより、接続端子３００とモータハーネス２００の接続、および接続端子３００と端子台４００との締結を同時に行う（図５参照）。

接続端子３００の径方向部３１０は内径側端部においてｚ軸正方向側に屈曲し、各コイル巻線１５０に溶接接合される。径方向部３１０の外径側端部はｚ軸負方向に屈曲し、軸方向部３２０を形成する。したがって接続端子３００は内径側と外径側の屈曲部３１１，３１２を有することになる。

接続端子３００に複数の屈曲部３１１，３１２を設けて接続端子３００の形状を適宜選択することにより、コイル巻線端子部１５１やモータハーネス２００を屈曲させることなく、両部材を軸方向に配置するものである。

また、接続端子３００の軸方向部３２０は締結孔３２２において各モータハーネス２００にボルトＢで締結される。径方向部３１０は各コイル巻線１５０（ｕ，ｖ，ｗ）からモータハウジング８３の外径側まで延在し、これにより軸方向部３２０はモータハウジング８３に阻害されることなくｚ軸負方向側に延在する。

したがって、モータハーネス２００はモータハウジング８３に阻害されることなくｚ軸負方向側から軸方向部３２０に接続可能とし、モータハーネス２００を径方向（ｘ軸方向）から接続する場合よりも装置の径方向寸法を小型化可能な構成となっている。また、端子台４００および接続端子３００の形状を適宜選択することにより、端子部１５１やモータハーネス２００の接続が容易となる。

また、従来例のように接続端子３００がＬ字状でなく、ｚ軸方向に延在する部分が存在しない場合、モータハーネス２００をモータ１００のｚ軸正方向端面において接続端子３００に接続せざるを得ない。この場合、径方向寸法小型化のためモータハーネス２００をｚ軸方向から接続させようとしても、モータハーネス端部２１０はモータ１００のｚ軸正方向端部と平行（ｚ軸に対し垂直）にならざるを得ない。

そのため、無理にモータハーネス２００をｚ軸方向から接続すると、モータハーネス２００が直角に曲げられて端部２１０と接続端子３００との接続点Ａに負荷がかかり接続不良を起こすおそれがある。また、モータハーネス２００は大電流用の大径線であり、直角に曲げようとしてもそもそも曲げにくく、径方向に湾曲して径方向寸法の縮小につながらない。

本願実施例では接続端子３００の軸方向部３２０がｚ軸方向に延在することにより、モータハーネス２００の端部２１０は少なくともｚ軸に対し平行となる。したがって、モータハーネス２００を無理なくｚ軸負方向側から接続端子３００に接続し、モータ１００単体での径方向寸法を縮小させることが可能である。

また、モータハウジング８３のｚ軸正方向側にはウォームハウジング８１が存在するため、モータハーネス２００をｚ軸正方向側から取り付けることは困難である。したがって本願のように、接続端子３００の軸方向部３２０をｚ軸負方向側に延在させることにより、ウォームハウジング８１等、他の部材に干渉されることなく確実にモータハーネス２００をｚ軸方向から取り付けるものである。

また、モータハウジング８３は分割面Ｓ−Ｓ以外の部分にモータハーネス２００が取り付けられる開口部８３ａを有する。モータハーネス２００用のシール部材８３ｂをモータハウジング８３の分割面Ｓ−Ｓに設けることがないため、シール部材８３ｂの構造を簡略化しつつ、シール性を確保する。

さらに、モータハウジング８３は端子台４００が組みつけられる設置面８３ｃを有する。これにより端子台４００を容易かつ安定的に設置する。

［本願実施例の効果］
（１）ハウジング８と、ハウジング８内に回転自在に軸支された出力軸１４０と、出力軸１４０に設けられたロータ１２０と、ハウジング８に設けられ、コイル巻線１５０（コイル部）を有するステータ１１０と、コイル巻線１５０に接続され、このコイル巻線１５０に電力を供給するモータハーネス２００とを有するモータ１００（電動機）において、モータハーネス２００は、出力軸１４０に略平行（ｚ軸に対し略平行）に設けられることとした。

これにより、モータハーネス２００を無理なくｚ軸負方向側から接続端子３００に接続し、装置の径方向寸法を小型化した電動機を提供することができる。

（２）ハウジング８と、ハウジング８内に回転自在に軸支された出力軸１４０と、出力軸１４０に設けられたロータ１２０と、ハウジング８に設けられ、コイル巻線１５０を有するステータ１１０と、コイル巻線１５０に接続され、このコイル巻線１５０に電力を供給するモータハーネス２００とを有するモータ１００と、モータ１００に接続するウォームシャフト６によって駆動されるウォームホイール５と、モータ１００を制御するコントロールユニット１ａとを有する電動機制御装置において、モータハーネス２００とモータ１００との接続点Ａは、ウォームホイール５とモータ１００との間に位置し、モータハーネス２００は、出力軸１４０に対し略平行に設けられることとした。

モータハウジング８３のｚ軸正方向側にはウォームハウジング８１が存在する電動機制御装置にあっても、接続端子３００の軸方向部３２０をｚ軸負方向側に延在させることにより、ウォームハウジング８１等、他の部材に干渉されることなく確実にモータハーネス２００をｚ軸方向から取り付けることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

実施例１ではモータハーネス２００の端部２１０は被覆を剥がしてカシメ部材２２０にかしめられて接続されることとしたが、図６（ａ）に示すように端部２１０を溶接によって直接接続端子３００に接続してもよい。また、図６（ｂ）のように溶接とカシメを組み合わせてもよい。

さらに、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項１に記載の電動機において、
前記コイル部は複数個設けられ、このコイル部のそれぞれは端部に端子部を有し、
前記端子部は、各相ごとに近接して配置され、お互いに隣接するように周方向１箇所にまとめて設けられること
を特徴とする電動機。

端子部が各相ごとに１箇所にまとめて設けられることにより、端子部とモータハーネスとの接続が容易となる。

（ロ）請求項１に記載の電動機は、
端子台と、
前記端子台に設けられ、前記コイル部の端子部と、前記モータハーネスとの間に設けられる接続端子と
をさらに有することを特徴とする電動機。

端子台および接続端子の形状を適宜選択することにより、端子部やモータハーネスの接続が容易となる。

（ハ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記端子台は、前記端子部の径方向外側に設けられること
を特徴とする電動機。

端子部は電動機の外径端部よりも内周側に設けられているため、端子部の外径側に端子台を径方向外側に設けることにより、出力軸と平行に設けられるモータハーネスとの接続が容易となる。

（ニ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記ハウジングは、前記コイル端子と前記接続端子との接続点よりも軸方向において前記ステータ側寄りに分割面を有すること
を特徴とする電動機。

ハウジングの分割状態においてコイル端子と接続端子とを接続することにより、両部材の接続点がハウジングから露出した状態となるため、接続作業が容易となる。

（ホ）上記（ニ）に記載の電動機において、
前記ハウジングは前記分割面以外の部分に前記モータハーネスが取り付けられる開口部を有すること
を特徴とする電動機。

モータハーネス用のシール部材をハウジングの分割面に設けることがないため、シール部材の構造を簡略化しつつ、シール性を確保することができる。

（ヘ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記ハウジングは前記端子台が組みつけられる設置面を有すること
を特徴とする電動機。

端子台を容易かつ安定的に設置することができる。

（ト）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記端子台は前記接続端子のそれぞれの間に隔壁を有すること
を特徴とする電動機。

接続端子同士のショートを防止することができる。

（チ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記接続端子は複数の屈曲部を有すること
を特徴とする電動機。

接続端子の形状を適宜選択することにより、コイル端子やモータハーネスを屈曲させることなく両部材を軸方向に配置することができる。

（リ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記端子台は非導電性材料で前記ハウジングにインモールド成形されること
を特徴とする電動機。

端子台の組み付け作業が容易となる。

（ヌ）上記（ロ）に記載の電動機において、
前記モータハーネスは軸方向において前記ステータ側に向かって引き出されること
を特徴とする電動機。

電動機単体での装置小型化を図ることができる。

本願電動機を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。ｙ−ｚ平面における電動機制御装置１の断面図である。モータ１００およびモータハウジング８３のｚ軸正方向正面図である。モータ１００およびモータハウジング８３のｚ軸方向断面図である。端子台４００の斜視図である。他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ａコントロールユニット
１ｄピニオン軸
１ｃ転舵輪
１ｂラックバー
１電動機制御装置
５ウォームホイール
６ウォームシャフト
８ハウジング
９接続部材
１５〜１８軸受
８１ウォームハウジング
８２スペーサハウジング
８３モータハウジング
８３ａ開口部
８３ｂシール部材
８３ｃ設置面
８４モータヨーク
１００モータ
１１０ステータ
１２０ロータ
１３０回転位置センサ
１４０出力軸
１５０コイル巻線
１５１コイル巻線端子部
２００モータハーネス
２１０モータハーネス端部
２２０カシメ部材
２２１孔
３００接続端子
３１０径方向部
３１０軸方向部
３１０接続端子径方向部
３１０ａカシメ部
３１１，３１２屈曲部
３２０軸方向部
３２２締結孔
４００端子台
４１０隔壁
４２０溝
４２１軸正方向部
４２２突起部
４２３軸正方向側部
４２４ナット孔
５００センサハーネス
Ａ接続点
Ｂボルト
Ｎナット
Ｓ−Ｓ分割面
ＳＷステアリングホイール
ＴＳトルクセンサ

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、
前記出力軸に設けられたロータと、
前記ハウジングに設けられ、コイル部を有するステータと、
前記コイル部に接続され、このコイル部に電力を供給するモータハーネスと
を有する電動機において、
前記モータハーネスは、前記出力軸に略平行に設けられること
を特徴とする電動機。
ハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、
前記出力軸に設けられたロータと、
前記ハウジングに設けられ、コイル部を有するステータと、
前記コイル部に接続され、このコイル部に電力を供給するモータハーネスと
を有する電動機と、
前記電動機に接続するウォームシャフトによって駆動されるウォームホイールと、
前記電動機を制御する制御手段と
を有する電動機制御装置において、
前記モータハーネスと前記電動機との接続点は、前記ウォームホイールと前記電動機との間に位置し、
前記モータハーネスは、前記出力軸に対し略平行に設けられること
を特徴とする電動機制御装置。