JP2009033935A - Brushless motor - Google Patents
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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。 The present invention relates to a brushless motor suitable for use in an electric power steering device or the like.
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、複数のコイルを巻装したコア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。 A brushless motor for an electric power steering device has a rotor having a permanent magnet and a stator having a core wound with a plurality of coils, and rotates the rotor by switching energization to the coils. Yes, it is applied to the motor part of the electric power steering device for vehicles. For example, in a rack type electric power steering apparatus, a coaxial type brushless motor is used, a rack shaft is inserted into a rotating shaft of a rotor, and a stator is formed on a housing side fixed to the vehicle body side. In the brushless motor, a resolver is provided as a position detection sensor for detecting the rotational position of the rotor relative to the stator in order to determine the timing for switching the energization to the coil.
従来の電動パワーステアリング装置では、特許文献1に記載の如く、1つのハウジングに固定子を固定しており、固定子を構成するように積層したコアを周方向に配置し、このコアを上記ハウジングに焼き嵌めして固定している。
特許文献1に記載のブラシレスモータには以下の問題点がある。
(1)1つのハウジングに固定子のコアを焼き嵌めしているため、焼き嵌め設備と組付工数が多大になる。
The brushless motor described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) Since the stator core is shrink-fitted in one housing, the shrink-fitting equipment and assembly man-hours become large.
(2)ハウジング(アルミニウム)とコア(鉄)の線膨長係数の違いにより、高温時にはハウジングが径方向に伸びてコアを固定できなくなり、これを回避するために両者の締め代を強くすると、低温時のハウジングに過大応力を生ずるため、ハウジングの材料強度を上げる必要があり、コスト高になる。 (2) Due to the difference in coefficient of linear expansion between the housing (aluminum) and the core (iron), the housing expands in the radial direction at high temperatures, making it impossible to fix the core. Since excessive stress is generated in the housing at a low temperature, it is necessary to increase the material strength of the housing, resulting in high cost.
そこで、固定子のコアをハウジングに簡易に組付けし、しかもハウジングに強度材料の適用を必要としないブラシレスモータとして、積層コアの外周をハウジングの内周に隙間嵌めし、コアの積層方向の一端がハウジングの内周の一端側に設けたストッパに突き当てられ、コアの積層方向の他端が皿バネを介して、ハウジングの内周の他端側に圧入した固定リングにより支持されるようにするものが考えられる。ハウジングとコアの線膨長係数の違いにより、ハウジングとコアの積層方向に生ずるガタを皿バネの弾性撓み量により吸収する。コアをハウジングに焼き嵌めすることなく簡易に組付け、しかもハウジングに過大応力を生じさせないから該ハウジングに強度材料を適用する必要もなく、コアをハウジングの内周に確実に固定できる。しかしながら、皿バネを必要とするという不都合がある。 Therefore, as a brushless motor in which the stator core is simply assembled to the housing and does not require the application of a strong material to the housing, the outer periphery of the laminated core is fitted into the inner periphery of the housing, and one end of the core in the stacking direction. Is abutted against a stopper provided on one end of the inner periphery of the housing, and the other end of the core in the stacking direction is supported by a fixing ring press-fitted to the other end of the inner periphery of the housing via a disc spring. What to do is conceivable. The backlash generated in the stacking direction of the housing and the core due to the difference in linear expansion coefficient between the housing and the core is absorbed by the elastic deflection amount of the disc spring. The core can be easily assembled without shrink fitting into the housing, and an excessive stress is not generated in the housing, so that it is not necessary to apply a strength material to the housing, and the core can be securely fixed to the inner periphery of the housing. However, there is a disadvantage that a disc spring is required.
本発明の課題は、ブラシレスモータにおいて、固定子のコアをハウジングに簡易に組付けることにある。 An object of the present invention is to easily assemble a stator core to a housing in a brushless motor.
請求項1の発明は、ハウジングに固定子を固定し、固定子の内周側に回転可能に配置される回転軸に回転子を設けてなるブラシレスモータにおいて、固定子を構成するように積層されるコアの外周をハウジングの内周に隙間嵌めし、該コアの積層方向の一端をハウジングの内周の一端側に設けたストッパに突き当て、該コアの積層方向の他端をハウジングの内周の他端側に固定した固定具により支持するに際し、該コアの一部を積層方向に突き出るバネ部とし、積層方向の最も外側に位置するコアのバネ部を上記のストッパと固定具の一方に弾発的に衝合させてなるようにしたものである。 The invention of claim 1 is a brushless motor in which a stator is fixed to a housing, and a rotor is provided on a rotary shaft that is rotatably arranged on the inner peripheral side of the stator. The outer periphery of the core is fitted into the inner periphery of the housing, one end in the stacking direction of the core is abutted against a stopper provided on one end side of the inner periphery of the housing, and the other end in the stacking direction of the core is connected to the inner periphery of the housing. When supporting by a fixing tool fixed to the other end of the core, a part of the core is used as a spring part protruding in the stacking direction, and the spring part of the core located on the outermost side in the stacking direction is set to one of the stopper and the fixing tool. It is intended to be collided with each other.
請求項2の発明は、請求項1に記載のブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置である。 A second aspect of the present invention is an electric power steering apparatus using the brushless motor according to the first aspect.
(請求項1)
(a)ハウジングとコアの線膨長係数の違いにより、ハウジングとコアの積層方向に生ずるガタをコアのバネ部の弾性撓み量により吸収する。コアをハウジングに焼き嵌めすることなく簡易に組付け、しかもハウジングに過大応力を生じさせないから該ハウジングに強度材料を適用する必要もなく、コアをハウジングの内周に確実に固定できる。皿バネ等の別部品を必要とせず、コアの組付構造を簡略化できる。
(Claim 1)
(a) The backlash generated in the stacking direction of the housing and the core due to the difference in linear expansion coefficient between the housing and the core is absorbed by the elastic deflection amount of the spring portion of the core. The core can be easily assembled without shrink fitting into the housing, and an excessive stress is not generated in the housing, so that it is not necessary to apply a strength material to the housing, and the core can be securely fixed to the inner periphery of the housing. A separate assembly such as a disc spring is not required, and the assembly structure of the core can be simplified.
(請求項2)
(b)電動パワーステアリング装置において、上述(a)を実現できる。
(Claim 2)
(b) In the electric power steering apparatus, the above (a) can be realized.
図1は電動パワーステアリング装置を示す全体図、図2は図1の要部断面図、図3はブラシレスモータを示す断面図、図4は図3のIV部を拡大して示す断面図、図5は積層コアを示す斜視図である。 1 is an overall view showing an electric power steering device, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view of a brushless motor, and FIG. 5 is a perspective view showing a laminated core.
電動パワーステアリング装置10は、図1、図2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操舵可能にする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric
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のヨークを構成するようにアルミニウム等からな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。
The electric
固定子30は、図2〜図4に示す如く、モータハウジング21の内周に後述する如くに組込まれて固定される、複数、本実施例では例えばU相、V相、W相の各相毎に4個(全12個)のコア小組体30Bを円周上に隣接配置して構成されるコア組立体30Aを有する。コア小組体30Bは、複数の珪素鋼板からなるコア31を積層し、この積層コア31に樹脂製ボビン32を取付け、ボビン32のコイル巻回部にU相、V相、W相の3相をなす各モータコイル33を巻装して構成される。各コイル33には、本実施例ではボビン32に取付けられるターミナル34を介して通電され、ターミナル34に給電する接続端子35がプラグ(カプラ)36を介してモータハウジング21の外側に引き出される。即ち、プラグ36のU相、V相、W相の各接続端子35がモータハウジング21の内部に挿入され、ターミナル34の各コイル33への接続部に接続される。
2 to 4, the
回転子40は、図2、図3に示す如く、モータハウジング21の長手方向に渡ってラック軸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はギヤハウジング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ハウジング部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。
2 and 3, the
電動パワーステアリング装置10は、図2に示す如く、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。
As shown in FIG. 2, the electric
レゾルバ60は、図2、図3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からモータハウジング21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。本実施例では、レゾルバ60が、第2ハウジング部14に組付けられるレゾルバステータ61と、回転子40が設けられる回転軸41に組付けられるレゾルバロータ71とからなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
しかるに、本実施例では、コア組立体30Aをモータハウジング21に組付けるため以下の構成を具備する。
However, in this embodiment, the following configuration is provided for assembling the
即ち、固定子30を構成するコア組立体30Aにあっては、図4に示す如く、各コア小組体30Bの積層コア31の外周をモータハウジング21の内周に隙間嵌めし、コア31の積層方向の一端をモータハウジング21の内周の一端側(モータハウジング21の第1ハウジング部13が取付けられる側に対する反対側)に設けた段差状のストッパ21Aに突き当て、コア31の積層方向の他端をモータハウジング21の内周の他端に圧入して固定したリング状の固定具80により支持する。コア組立体30Aの積層コア31はモータハウジング21の第1ハウジング部13が取付けられる側の開口部から挿入され、固定具80はモータハウジング21のこの開口部から圧入され、積層コア31をストッパ21Aと固定具80の間に挟圧して保持する。
That is, in the
更に、コア組立体30Aの積層コア31にあっては、各コア31の一部(本実施例ではコア組立体30Aの中心軸を通る直径線に合致するコア31の中心線上で、該コア31の外周寄りに位置する部分)を積層方向に突き出るバネ部81とする(図5)。バネ部81はコア31の本体の上述の一部をプレス成形することにより形成されたものであり、図5に示す如く、コア31の外周の周方向に沿って横長V字折り曲げ状をなすバネ部81の上下2本の横辺をコア31の本体から切離するとともに、該バネ部81の左右の両端部をコア31の本体から曲げ起こし、該バネ部81の左右の中央部をコア31の中心線上でV字折り曲げの頂点とする(バネ部81はコア31の中心線に対して線対称をなす)。そして、モータハウジング21に隙間嵌めされたコア組立体30Aにあっては、積層方向の最も外側に位置するコア31のバネ部81をモータハウジング21のストッパ21A(モータハウジング21に圧入される固定具80の端面でも可)に弾発的に衝合させる。このとき、コア31のバネ部81に付与すべき弾発的撓み量は、高温時に伸びるモータハウジング21の軸方向に対してもコア31を弾発的に保持し得る弾性変形代を維持し、かつ低温時に縮むモータハウジング21の応力が過大にならないように該モータハウジング21の縮み代を吸収し得る撓み量とする。これにより、コア組立体30Aの積層コア31はストッパ21Aと固定具80の間に常に安定的に挟圧されて固定され、モータハウジング21の内周において安定的に保持される。
Further, in the
尚、コア31の外周の周方向の中央部には凹溝31Aが設けられている(凹溝31Aはコア31の中心線に関して線対称をなす)。そして、ブラシレスモータ20にあっては、コア組立体30Aをモータハウジング21へ隙間嵌めするとき、モータハウジング21を中心軸まわりの一定角度位置に保持するとともに、コア組立体30Aをモータハウジング21の中心軸上にセットし、このコア組立体30Aの各コア31の凹溝31Aを、モータハウジング21に対し同軸かつ所定の角度位置関係をなして配置されているコア押込治具の押込部に係合させる。そして、コア押込治具をモータハウジング21の軸方向に押込動作することにより、コア組立体30Aがモータハウジング21に対して所定の角度位置関係を確保された状態で、コア組立体30Aの各コア小組体30Bの積層コア31がモータハウジング21の内周にスムースに圧入される。
A
固定子30を構成するコア31は、凹溝31A、バネ部81を備えていても、固定子30の磁気回路を損なうことのないように、コア31の中心線に対して線対称をなす。
Even if the core 31 constituting the
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。
Hereinafter, the operation of the electric
(1) When the steering torque detected by the steering torque detection device is lower than a predetermined value, the steering assist force is unnecessary and the
(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。
(2) Since the steering assist force is required when the steering torque detected by the steering torque detection device exceeds a predetermined value, the
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)モータハウジング21とコア31の線膨長係数の違いにより、モータハウジング21とコア31の積層方向に生ずるガタをコア31のバネ部81の弾性撓み量により吸収する。コア31をモータハウジング21に焼き嵌めすることなく簡易に組付け、しかもモータハウジング21に過大応力を生じさせないから該モータハウジング21に強度材料を適用する必要もなく、コア31をモータハウジング21の内周に確実に固定できる。皿バネ等の別部品を必要とせず、コア31の組付構造を簡略化できる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(a) The backlash generated in the stacking direction of the
(b)電動パワーステアリング装置10において、上述(a)を実現できる。
(b) In the electric
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。例えば、積層コアの各コアのそれぞれに複数個のバネ部を設けても良い。このとき、複数個のバネ部は、固定子の磁気回路を損なうことのないように、当該コアの中心線に対して互いに線対称をなす位置に設けられる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration of the present invention is not limited to these embodiments, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. It is included in the present invention. For example, you may provide a some spring part in each of each core of a lamination | stacking core. At this time, the plurality of spring portions are provided at positions that are symmetrical with respect to the center line of the core so as not to damage the magnetic circuit of the stator.
また、ハウジングの内周の一端側に設けられるストッパは、ハウジングと単一物をなす段差状ストッパに限らず、ハウジングに圧入等されて固定される別物のリング体等により形成されても良いし、ハウジングの一部をカシメて係合させても良い。 Further, the stopper provided on one end of the inner periphery of the housing is not limited to the stepped stopper that forms a single object with the housing, but may be formed by a separate ring body that is press-fitted into the housing and fixed. A part of the housing may be crimped and engaged.
10 電動パワーステアリング装置
20 ブラシレスモータ
21 モータハウジング(ハウジング)
21A ストッパ
30 固定子
31 コア
40 回転子
41 回転軸
80 固定具
81 バネ部
10 Electric
Claims (2)
固定子を構成するように積層されるコアの外周をハウジングの内周に隙間嵌めし、該コアの積層方向の一端をハウジングの内周の一端側に設けたストッパに突き当て、該コアの積層方向の他端をハウジングの内周の他端側に固定した固定具により支持するに際し、該コアの一部を積層方向に突き出るバネ部とし、積層方向の最も外側に位置するコアのバネ部を上記のストッパと固定具の一方に弾発的に衝合させてなることを特徴とするブラシレスモータ。 In a brushless motor in which a stator is fixed to a housing and a rotor is provided on a rotating shaft that is rotatably arranged on the inner peripheral side of the stator.
The outer periphery of the cores stacked to constitute the stator is fitted into the inner periphery of the housing with a gap, and one end in the stacking direction of the core is abutted against a stopper provided on one end side of the inner periphery of the housing. When the other end in the direction is supported by a fixture fixed to the other end of the inner periphery of the housing, a part of the core is used as a spring portion protruding in the stacking direction, and the spring portion of the core located on the outermost side in the stacking direction is A brushless motor characterized by elastically abutting one of the stopper and the fixture.
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