JP2008301601A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシレスモータにおいて、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせを不要にして簡易に位置決めすること。
【解決手段】 固定子３０の内周側に回転子４０を収容し、固定子３０に対する回転子４０の回転位置を検出するレゾルバ６０を備えてなるブラシレスモータ２０において、レゾルバ６０が、固定子３０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータ６１と、回転子４０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータ７１とからなるもの。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置等に用いて好適なブラシレスモータに関する。

電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータは、永久磁石を有する回転子と、複数のコイルを備える固定子とを有し、コイルへの通電を切り替えることで回転子を回転させるものであり、車両の電動パワーステアリング装置のモータ部に適用されている。例えば、ラックタイプの電動パワーステアリング装置においては、同軸タイプのブラシレスモータが用いられ、回転子の回転軸内にラック軸が挿入され、車体側に固定されるハウジング側に固定子が形成される。そして、ブラシレスモータでは、コイルへの通電を切り替えるタイミングを決定するために、固定子に対する回転子の回転位置を検出する位置検出用センサとしてレゾルバが設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置において、レゾルバは、特許文献１に記載の如く、ハウジング部の側に取付けられるレゾルバステータと、回転子の側に取付けられるレゾルバロータとからなる。この電動パワーステアリング装置では、組立工程において、モータ部とハウジング部を相対的に回転自在に仮固定した状態で、モータ部に対してハウジング部を相対的に回転させることにより、レゾルバステータとレゾルバロータの相対回転方向における位置合わせ（位相合わせ、進角調整）を行ない、レゾルバステータとレゾルバロータの組付け上で生ずる位相ずれ（相対回転方向における取付位置のずれ）を補正可能にしている。
特開2007-1364

特許文献１に記載のブラシレスモータでは、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせを行なうための組付工程、工数の増加と、モータ部とハウジング部の組付孔をそれらの位相合わせに対応するように長孔化する必要から位相合わせ後の固定が必要となり、また、レイアウト状の悪化等を招き、コスト高になる。

本発明の課題は、ブラシレスモータにおいて、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせを不要にして簡易に位置決めすることにある。

請求項１の発明は、固定子の内周側に回転子を収容し、固定子に対する回転子の回転位置を検出するレゾルバを備えてなるブラシレスモータにおいて、レゾルバが、固定子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータと、回転子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータとからなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記固定子のインシュレータの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバステータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、固定子にレゾルバステータを組付けるとともに、前記回転子のマグネットの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバロータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、回転子にレゾルバロータを組付けるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータを備えた電動パワーステアリング装置である。

（請求項１）
(a)レゾルバが、固定子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータと、回転子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータとからなるようにした。従って、固定子とレゾルバステータの位相ずれ、及び回転子とレゾルバロータの位相ずれがなくなり、結果としてレゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせが不要になり、レゾルバステータは（レゾルバロータとの間で生ずる）リラクタンスの変化により、固定子に対する回転子の回転位置を正しく検出する。

これにより、モータ組付時に、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせ工程を廃止でき、組付工程、工数を大幅に低減できる。また、モータ部とハウジング部の組付孔をそれらの位相合わせのために長孔化する必要がなくなり、位相合わせ後の固定も不要となり、レイアウト性も向上できる。コスト低減できることになる。

（請求項２）
(b)固定子のインシュレータの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバステータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、固定子にレゾルバステータを組付けるとともに、回転子のマグネットの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバロータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、回転子にレゾルバロータを組付けるようにした。従って、固定子とレゾルバステータの位相ずれのない一定の組付状態、及び回転子とレゾルバロータの位相ずれのない一定の組付状態を容易に維持し、衝撃等の付加によっても位置ずれのない安定状態に維持できる。

（請求項３）
(c)電動パワーステアリング装置において、上述(a)、(b)を実現でき、滑らかな回転特性と出力特性を発現するブラシレスモータにより、低振動、低騒音を簡易に実現できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図、図２はブラシレスモータを示す断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図２のレゾルバを拡大して示す断面図、図５はレゾルバステータを示す正面図、図６はレゾルバロータを示す正面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１〜図３に示す如く、ステアリングホイールが結合される入力軸１１を支持するギヤボックス１２を有し、ギヤボックス１２を第１ハウジング部１３に取付けている。第１ハウジング部１３は車体への取付部１３Ａを有し、第１ハウジング部１３にはモータ部１５を介して第２ハウジング部１４が取付けられている。ギヤボックス１２内では、入力軸１１にトーションバーを介して出力軸（不図示）が連結され、入力軸１１と出力軸の間に操舵トルク検出装置（不図示）を組付けている。第１ハウジング部１３、第２ハウジング部１４、モータ部１５にはラック軸１６が挿入されて支持され、ラック軸１６のラック歯はギヤボックス１２内で出力軸のピニオン歯と噛み合いしてラック・アンド・ピニオン機構を形成し、ステアリングホイールの操作に応じて軸方向に直線移動する。尚、ラック軸１６の両端部にはタイロッド１７Ａ、１７Ｂが連結され、ラック軸１６の直線移動によりタイロッド１７Ａ、１７Ｂを介して左右の車輪を線舵可能にする。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング部１３と第２ハウジング部１４のそれぞれにボルト１８、１９によりモータ部１５を構成するモータハウジング２１を取付け、ラック軸１６と同軸をなすブラシレスモータ２０を構成する。ブラシレスモータ２０は、固定子３０と、固定子３０の内周側に回転自在に配置される回転子４０と、固定子３０に対する回転子４０の回転位置を検出するレゾルバ６０を有する。

固定子３０は、モータハウジング２１の内周に圧入されて固定配置される積層鉄芯３１と、鉄芯３１に樹脂製インシュレータ３２を介して巻装されたコイル３３を有する。コイル３３を形成する巻線は、モータハウジング２１に固定されたターミナル３４を介して通電され、ターミナル３４に給電するケーブル（導体）３５がプラグ３６を介してモータハウジング２１の外側に引き出される。

回転子４０は、モータハウジング２１の全長に渡ってラック軸１６の周囲に配置される中空回転軸４１を有し、回転軸４１の一端部には後述するボールナット５２が固定され、このボールナット５２は第１ハウジング部１３のベアリング４２Ａに圧入されて軸支され、回転軸４１の他端部は第２ハウジング１４のベアリング４２Ｂに圧入されて軸支される。回転軸４１の外周で固定子３０に臨む位置には回転子マグネット４３がマグネットホルダ４４を介して周方向に位置決めされ固定されている。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１６にボールねじ５１を設けてあり、ボールねじ５１に噛み合うボールナット５２を前述の回転軸４１の一端部に固定している。ボールねじ５１のねじ溝とボールナット５２のねじ溝の間にスチールボール５３を保持し、ボールナット５２の回転をボールねじ５１によりラック軸１６の直線移動に変換する。

レゾルバ６０は、図４に示す如く、固定子３０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータ６１と、回転子４０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータ７１とからなる。レゾルバロータ７１は、複数の突極を周方向に配置した環状コアから構成されている。レゾルバステータ６１は、樹脂製の環状部ブラケット６２に保持される積層鉄芯６３に巻線を巻き回したコイル６４を有し、コイル６４を形成する巻線はプラグ６５から第２ハウジング部１４側の外側に引き出される。レゾルバステータ６１は、回転子４０の回転軸４１とともに回転するレゾルバロータ７１を囲むように配置され、この回転によってレゾルバロータ７１との間で生ずるリラクタンスの変化により、回転軸４１の回転位置を検出する。検出した回転軸４１の回転位置に応じて、外部の制御回路により、固定子３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル３３に所定の電流を供給し、モータ２０を駆動制御する。

しかるに、本実施例では、前述の如く、レゾルバステータ６１が固定子３０に対して一定の周方向位置に組付けられるとともに、レゾルバロータ７１が回転子４０に対して一定の周方向位置に組付けられる。

具体的には、固定子３０のインシュレータ３２の周方向特定位置に設けた係合部、本実施例ではインシュレータ３２の外周側の周方向特定位置（例えば４位置）に設けた突起状係合部３２Ａに、レゾルバステータ６１の周方向特定位置に設けた係合部、本実施例ではレゾルバステータ６１のブラケット６２の側面の周方向特定位置（例えば４位置）に設けたへこみ状係合部６２Ａ（図５）を係合し、固定子３０にレゾルバステータ６１を組付ける。これにより、固定子３０とレゾルバステータ６１の位相合わせ（両者の周方向における位置合せ）を行ない、それらの位相ずれ（両者の周方向における組付位置の正規組付位置に対するずれ）をなくす。

また、回転子４０のマグネット４３の周方向特定位置に設けた係合部、本実施例ではマグネットホルダ４４の周方向特定位置（例えば４位置）から軸方向に突出させた突起状係合部４４Ａに、レゾルバロータ７１の周方向特定位置に設けた係合部、本実施例ではレゾルバロータ７１の内周の周方向特定位置（例えば４位置）に設けた溝（孔でも可）７１Ａを係合し、回転子４０にレゾルバロータ７１を組付ける。これにより、回転子４０とレゾルバロータ７１の位相合わせ（両者の周方向における位置合わせ）を行ない、それらの位相ずれ（両者の周方向における組付位置の正規組付位置に対するずれ）をなくす。

以下、電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
(1)操舵トルク検出装置が検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ２０は駆動されない。

(2)操舵トルク検出装置が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ２０が駆動される。電動モータ２０では、必要な操舵アシスト力を発生するように固定子３０のコイル３３に通電し、固定子３０に発生する磁界によって回転子４０が回転するように駆動される。モータ２０の発生トルクは回転子４０から回転軸４１を介してボールナット５２に伝えられ、ボールナット５２の回転をボールねじ５１によりラック軸１６の直線運動とし、ラック軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力として付与される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)レゾルバ６０が、固定子３０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータ６１と、回転子４０に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータ７１とからなるようにした。従って、固定子３０とレゾルバステータ６１の位相ずれ、及び回転子４０とレゾルバロータ７１の位相ずれが無くなり、結果としてレゾルバステータ６１とレゾルバロータ７１の位相合わせが不要になり、レゾルバステータ６１は（レゾルバロータ７１との間で生ずる）リラクタンスの変化により、固定子３０に対する回転子４０の回転位置を正しく検出する。

これにより、モータ組付後に、レゾルバステータ６１とレゾルバロータ７１の位相合せ工程を廃止でき、組付工程、工数を大幅に低減できる。また、モータ部１５とハウジング部１３、１４の締結ボルト１８、１９のための組付孔をそれらの位相合わせのために長孔化する必要がなくなり、位相合わせ後の固定が不要でレイアウト性も向上できる。コスト低減できることになる。

(b)固定子３０のインシュレータ３２の周方向特定位置に設けた係合部３２Ａに、レゾルバステータ６１の周方向特定位置に設けた係合部６２Ａを係合し、固定子３０にレゾルバステータ６１を組付けるとともに、回転子４０のマグネット４３の周方向特定位置に設けた係合部４４Ａに、レゾルバロータ７１の周方向特定位置に設けた係合部７１Ａを係合し、回転子４０にレゾルバロータ７１を組付けるようにした。従って、固定子３０とレゾルバステータ６１の位相ずれのない一定の組付状態、及び回転子４０とレゾルバロータ７１の位相ずれのない一定の組付状態を、簡易に維持でき、また、衝撃等の付加によっても位置ずれのない安定状態に維持できる。

(c)電動パワーステアリング装置１０において、上述(a)、(b)を実現でき、滑らかな回転特性と出力特性を発現するブラシレスモータ２０により、低振動、低騒音を簡易に実現できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図である。 図２はブラシレスモータを示す断面図である。 図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図２のレゾルバを拡大して示す断面図である。 図５はレゾルバステータを示す正面図である。 図６はレゾルバロータを示す正面図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
２０ ブラシレスモータ
３０ 固定子
３２ インシュレータ
３２Ａ 係合部
４０ 回転子
４３ マグネット
４４Ａ 係合部
６０ レゾルバ
６１ レゾルバステータ
６２Ａ 係合部
７１ レゾルバロータ
７１Ａ 係合部

Claims (3)

1. 固定子の内周側に回転子を収容し、固定子に対する回転子の回転位置を検出するレゾルバを備えてなるブラシレスモータにおいて、
   レゾルバが、固定子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバステータと、回転子に対して一定の周方向位置に組付けられるレゾルバロータとからなることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記固定子のインシュレータの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバステータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、固定子にレゾルバステータを組付けるとともに、
   前記回転子のマグネットの周方向特定位置に設けた係合部に、レゾルバロータの周方向特定位置に設けた係合部を係合し、回転子にレゾルバロータを組付ける請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシレスモータを備えた電動パワーステアリング装置。

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