JP2009232601A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】確実に他部材と接合させることができ、また、クラックの発生を抑制することができる樹脂製のブラケットを備えたモータを提供する。
【解決手段】ロータを回転自在に支持する樹脂材料からなるブラケット６を備えたモータにおいて、ブラケット６に形成された相手側部材９５との嵌合インロー部２９に、リブ８０が形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータに関するものである。

近年、モータを製造するにあたって軽量化および機能の集約化を図るために部品を取り付けるブラケットを樹脂材料で構成することがある（例えば、特許文献１参照）。ブラケットを樹脂材料で構成することは、各種端子類を樹脂でモールドすることができる点からも有効な手段である。
国際公開第２００５／０９９０６８号パンフレット

しかしながら、特許文献１のようにブラケットを樹脂材料で形成すると、他部材（金属材料）との接合箇所となるインロー部などのように高い寸法精度が必要とされる部位において、精度の確保が難しい。そこで、射出成形などにより製造したブラケットを、切削などの追加工を行い製品の精度を確保している。ところが、切削の際の発熱によりブラケットが変形してしまう虞があった。
また、例えば電動パワーステアリングのようにモータ使用環境下で温度変化が大きい箇所に樹脂材料からなるブラケットを有したモータを使用すると、金属材料からなる他部材との接合箇所において、樹脂材料からなるブラケットが膨張収縮を繰り返すことで応力集中が発生し、ブラケットにクラックが発生するという虞があった。これは、樹脂材料の熱膨張係数が金属材料の熱膨張係数よりも大きいためにこのような現象が発生する。

そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、確実に他部材と接合させることができ、また、クラックの発生を抑制することができる樹脂製のブラケットを備えたモータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ロータを回転自在に支持する樹脂材料からなるブラケットを備えたモータにおいて、前記ブラケットに形成された相手側部材との嵌合インロー部に、リブが形成されていることを特徴としている。

このように構成することで、ブラケットと相手側部材との接合箇所において、ブラケットのリブが相手側部材と接するようにして接合される。したがって、嵌合インロー部のリブ以外の箇所は相手側部材と接触させる必要がないため、嵌合インロー部の寸法精度を緩和させることができる。つまり、嵌合インロー部のリブの寸法精度が確保されていれば、相手側部材と確実に接合させることができる。
また、嵌合インロー部の寸法精度を高めるために、切削加工を施す際にもリブのみを切削するだけでよく、全周に亘って切削を行う必要がない。したがって、切削加工の際に発生する発熱を最小限に抑えることができ、ブラケットの変形を抑制することができる。
さらに、温度変化が大きい箇所にモータを用いる場合に、嵌合インロー部にリブを形成することで、肉厚の厚い部分（リブ形成部）と肉厚の薄い部分が形成され、肉厚の薄い部分で応力を緩和して熱による変形（膨張収縮）を吸収することができる。また、嵌合インロー部と相手側部材との接触面積が小さくなるため、相手側部材からの熱の影響を小さくすることができる。したがって、ブラケットにクラックが発生することを抑制することができる。

請求項２に記載した発明は、前記嵌合インロー部は前記ロータの軸線を中心とした円環状に形成されており、前記リブは周方向に沿って略等間隔に複数形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、嵌合インロー部が温度環境の変化により膨張収縮する際に、リブが周方向に略等間隔に形成されているため、嵌合インロー部が略均等に膨張収縮する。したがって、モータが駆動している際に、ブラケットと相手側部材との接合箇所のガタツキの発生を抑制することができ、モータ駆動時の騒音を抑制することができる。

請求項３に記載した発明は、前記相手側部材が、前記ロータの回転力を伝達するための伝達部材であることを特徴としている。
このように構成することで、ブラケットと減速機などの伝達部材との接合箇所において、ブラケットのリブが伝達部材と接するようにして接合される。したがって、嵌合インロー部のリブ以外の箇所は伝達部材と接触させる必要がないため、嵌合インロー部の寸法精度を緩和させることができる。つまり、嵌合インロー部のリブの寸法精度が確保されていれば、伝達部材と確実に接合させることができる。

請求項４に記載した発明は、前記相手側部材が、モータケースであることを特徴としている。
このように構成することで、ブラケットとモータケースとの接合箇所において、ブラケットのリブがモータケースと接するようにして接合される。したがって、嵌合インロー部のリブ以外の箇所はモータケースと接触させる必要がないため、嵌合インロー部の寸法精度を緩和させることができる。つまり、嵌合インロー部のリブの寸法精度が確保されていれば、モータケースと確実に接合させることができる。

請求項５に記載した発明は、前記相手側部材が、前記ロータの回転速度を検出するためのセンサユニットを収容するセンサユニット用ホルダであることを特徴としている。
このように構成することで、ブラケットとセンサユニット用ホルダとの接合箇所において、ブラケットのリブがセンサユニット用ホルダと接するようにして接合される。したがって、嵌合インロー部のリブ以外の箇所はセンサユニット用ホルダと接触させる必要がないため、嵌合インロー部の寸法精度を緩和させることができる。つまり、嵌合インロー部のリブの寸法精度が確保されていれば、センサユニット用ホルダと確実に接合させることができる。

本発明によれば、ブラケットと相手側部材との接合箇所において、ブラケットのリブが相手側部材と接するようにして接合される。したがって、嵌合インロー部のリブ以外の箇所は相手側部材と接触させる必要がないため、嵌合インロー部の寸法精度を緩和させることができる。つまり、嵌合インロー部のリブの寸法精度が確保されていれば、相手側部材と確実に接合させることができる効果がある。
また、嵌合インロー部の寸法精度を高めるために、切削加工を施す際にもリブのみを切削するだけでよく、全周に亘って切削を行う必要がない。したがって、切削加工の際に発生する発熱を最小限に抑えることができ、ブラケットの変形を抑制することができる効果がある。
さらに、温度変化が大きい箇所にモータを用いる場合に、嵌合インロー部にリブを形成することで、肉厚の厚い部分（リブ形成部）と肉厚の薄い部分が形成され、肉厚の薄い部分で応力を緩和して熱による変形（膨張収縮）を吸収することができる。また、嵌合インロー部と相手側部材との接触面積が小さくなるため、相手側部材からの熱の影響を小さくすることができる。したがって、ブラケットにクラックが発生することを抑制することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両の電動パワーステアリングに用いるブラシレスモータを例にして説明する。
（ブラシレスモータ）
図１に示すように、ブラシレスモータ１は、例えば、電動パワーステアリング（ＥＰＳ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に用いられるものであって、有底筒状のモータケース２に内嵌固定されたステータ３と、ステータ３に対して回転自在に設けられたロータ４とを備え、モータケース２の開口部５に、これを閉塞するブラケット６がボルト２６によって締結固定されている。なお、モータケース２は金属材料で形成されている。

モータケース２の周壁７には、ステータ３が内嵌固定されている。モータケース２のエンド部（底部）８には、径方向中央にボス部９が形成され、ここに軸受け１０が圧入されている。この軸受け１０に、ロータ４の回転軸１１が回転自在に支持されている。

ステータ３は、略円筒状のステータコア１２を有している。ステータコア１２は、プレス加工によって略環状に打ち抜いた金属板（電磁鋼板）１３をロータ４の軸方向に複数枚積層したものであって、コイル１４を巻装するためのティース部１５が放射状に複数形成されている。各ティース部１５には、全周に渡って絶縁材であるインシュレータ１６がそれぞれ装着され、このインシュレータ１６上にコイル１４が巻装されている。

ステータ３のエンド部８とは反対側には、ターミナル２１が複数配設されたターミナルユニット２２が設けられている。このターミナルユニット２２は、ステータ３のコイル１４から引き出されたステータ巻線２３と、外部電源（不図示）とを電気的に繋ぐ役割を有するものであって、ターミナル２１の一端には、ステータ巻線２３が接続されている。

ロータ４は、回転軸１１のステータ３に対応する部位に永久磁石１７を設け、回転軸１１の軸受け１０とは反対側に回転軸１１の回転角度検出用のレゾルバ１８を構成するレゾルバロータ１９を設けたものである。永久磁石１７は、周方向に磁極が順番に変わるように着磁してある。

図１〜図３に示すように、ブラケット６は、樹脂製で平面視略円盤状に形成されたものである。なお、樹脂としては、熱可塑性の結晶性プラスチックであるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いることが好ましい。しかしながら、これ以外の樹脂であってもよい。ブラケット６のモータケース２側（図１における下側）には、モータケース２の周壁７に嵌合される筒状のモータケースインロー部（嵌合インロー部）２８が設けられている。一方、ブラケット６のモータケース２とは反対側（図１における上側）には、減速機等に嵌合される筒状の減速機インロー部（嵌合インロー部）２９が設けられている。この減速機インロー部２９の外周面２９ａには、Ｏリング（不図示）を取り付けるためのＯリング溝３０が周方向に沿って形成されている。

図４に示すように、ブラケット６の減速機インロー部２９は円環状に形成されている。また、減速機インロー部２９の外周面２９ａにおけるＯリング溝３０のモータケース２側（図４における上側）には、周方向に略等間隔にリブ８０が形成されている（本実施形態では、６０°ごとに６個）。リブ８０は外周面２９ａより突出して(凸状に)形成されている。

また、ブラケット６のモータケースインロー部２８も円環状に形成されている。また、モータケースインロー部２８の外周面２８ａにおけるモータケース２との当接面には、周方向に略等間隔にリブ８５が形成されている（本実施形態では、６０°ごとに６個）。リブ８５は外周面２８ａより突出して(凸状に)形成されている。

ブラケット６の径方向中央には、ロータ４の回転軸１１を挿通するための挿通孔３１が形成され（図３参照）、ここに、金属製で有底筒状の軸受けハウジング３２がインサート成形されている。軸受けハウジング３２は、このエンド部３２ａが減速機インロー部２９側に位置するように配置してある。エンド部３２ａの径方向中央には、ロータ４の回転軸１１を挿通するための挿通孔３３が形成されている。軸受けハウジング３２の周壁３２ｂには、軸受け３４が内嵌固定されている。この軸受け３４に、ロータ４の回転軸１１が回転自在に支持されている。

また、ブラケット６の軸受け３４とは反対側には、レゾルバロータ１９に対応する位置にレゾルバ（センサユニット）１８を構成するレゾルバステータ２０が配設されている。このレゾルバステータ２０には、ブラケット６に固定されているレゾルバホルダ３５が外嵌されている。レゾルバホルダ３５は、金属製で有底筒状に形成されたものである。

図５に示すように、ブラケット６のレゾルバホルダ３５との嵌合部には、レゾルバインロー部（嵌合インロー部）８１が設けられている。レゾルバステータ２０は、このレゾルバホルダ３５によってロータ４の軸方向、及び径方向の移動が規制されるようになっている。レゾルバホルダ３５のエンド部３５ａには、ロータ４の回転軸１１を挿通するための挿通孔３６が形成されている。

また、ブラケット６のレゾルバインロー部８１は円環状に形成されている。また、レゾルバインロー部８１の外周面８１ａにおけるレゾルバホルダ３５との当接面には、周方向に略等間隔にリブ９０が形成されている（本実施形態では、６０°ごとに６個）。リブ９０は外周面８１ａより突出して(凸状に)形成されている。

ブラケット６の外周面６ａには、外部の制御回路（不図示）に接続されレゾルバステータ２０からの電気信号を取り出すためのセンサコネクタ３７と、外部電源（不図示）に接続されターミナルユニット２２に電力を供給するためのパワーコネクタ３８とが一体成形されている。パワーコネクタ３８は、板状のパワー端子７０を３個備えている。

各パワー端子７０は、金属板からプレス加工等によって打ち抜かれたものであって、ターミナルユニット２２から露出する３つのターミナル２１ａ，２１ａ，２１ａ（図５参照）まで延出するように形成されている。そして、各パワー端子７０は、ターミナル２１ａに接続されている。これよってターミナルユニット２２には、パワーコネクタ３８を介して電源が供給されるようになっている。

また、ブラケット６の外周面６ａには、モータケース２を固定するための雌ネジ部２４が２箇所、ブラシレスモータ１を減速機等の金属製の相手側部材９５に固定するためのボルト孔２５が２箇所設けられている。ボルト孔２５には、金属製のカラー２７がインサート成形されている。

図１に戻り、レゾルバステータ２０は、磁性材料からなるプレート３９を積層して構成された略円環状のコアを有している。このコアには、径方向内側に向かって突出する複数のティース部４１が放射状に等間隔で設けられている。これらティース部４１には、絶縁材であるインシュレータを装着した上からコイル４３が巻装されている。

尚、レゾルバステータ２０をブラケット６に固定するレゾルバホルダ３５の周壁３５ｂには、インシュレータの端子保持部４５に対応する部位に切り欠き部６８が形成されている。レゾルバステータ２０は、レゾルバホルダ３５の切り欠き部６８に端子保持部４５が嵌り込むことによってロータ４回転方向への変位が規制されるようになっている。

コイル４３の巻線は、複数のティース部４１に３つのコイルが形成されるように巻装されている。各コイル４３の巻線の端部は、インシュレータの端子保持部４５からロータ４の軸方向（図１における上下方向）に沿って突設された導電性の端子４６に引き出されている。

この端子４６は、コイル４３の巻線の端部数に対応して６本設けられており、ここにそれぞれコイル４３の巻線の端部が巻装されている。各端子４６には、導電性のハーネス接続端子４７が一体成形されている。レゾルバステータ２０は、ハーネス接続端子４７、コイル４３の端部と端子４６との接続箇所、及びコイル４３の全体を覆うように樹脂でコーティングしてあり、接続箇所及び巻線を保護している。

ハーネス接続端子４７は、断面略Ｌ字状に形成されたものであって、径方向（図１における左右方向）に延在している。ハーネス接続端子４７の基端側は、コイル４３が巻装されている端子４６が設けられており、先端側はロータ４の軸方向に沿うように曲折している。

図２に示すように、ブラケット６の外周面６ａに一体成形されているセンサコネクタ３７には、外側端に、外部の制御回路に接続されている信号ケーブル（不図示）を嵌着可能な受け入れ口５３が形成されている。この受け入れ口５３には、センサ接続端子５４がレゾルバステータ２０のハーネス接続端子４７の本数に対応して６本設けられている。

各センサ接続端子５４は、金属材からプレス加工等によって打ち抜かれたものであって、それぞれセンサコネクタ３７の受け入れ口５３からハーネス接続端子４７まで延在する接続端子本体５５を有している。これら接続端子本体５５は、センサコネクタ３７、及びブラケット６の形状に対応するように曲折している。

接続端子本体５５のレゾルバステータ２０側の端部には、接続端子本体５５よりも段差により幅が小さく設定されている舌片部６１が形成されている（図１参照）。舌片部６１は断面略Ｌ字状に形成されたものであって、接続端子本体５５から軸方向（図１における上下方向）に沿って曲折延出された縦舌片部６２と、この縦舌片部６２から水平方向（図１における左右方向）に沿って曲折延出された横舌片部６３とが一連に形成されている。このように形成された舌片部６１は、横舌片部６３がレゾルバステータ２０のハーネス接続端子４７先端に電気的に接続されている。

図３に示すように、センサ接続端子５４は、接続端子本体５５を被覆する樹脂モールド部６５を有している。この樹脂モールド部６５は、断面略矩形に形成されたものであって、平面視で接続端子本体５５に対応するように曲折している。このように、センサ接続端子５４の接続端子本体５５は、樹脂モールド部６５で被覆した状態でブラケット６にインサート成形されている。

次に、ブラケット６（ブラシレスモータ１）を減速機などの相手側部材９５に固定する方法を説明する。
図６に示すように、ブラケット６を減速機などの相手側部材９５に取り付ける際には、ブラケット６に形成されたボルト孔２５を相手側部材９５のネジ穴９１に位置合わせする。このとき、相手側部材９５の凹部９５ａの内周面９５ｂが、ブラケット６の減速機インロー部２９の外表面２９ａと接触するように嵌合される。すると、相手側部材９５の内周面９５ｂは減速機インロー部２９の外表面２９ａに形成されたリブ８０と当接する。そして、ボルト９２をボルト孔２５に挿通させてネジ穴９１で螺合して、相手側部材９５とブラケット６（ブラシレスモータ１）とが結合される。

同様に、ブラケット６とモータケース２とを固定する方法を説明する。
図７に示すように、ブラケット６とモータケース２とを連結固定する際には、ブラケット６に形成された雌ネジ孔２４をモータケース２の貫通孔２ａに位置合わせする。このとき、モータケース２の内周面２ｂが、ブラケット６のモータケースインロー部２８の外表面２８ａと接触するように嵌合される。すると、モータケース２の内周面２ｂはモータケースインロー部２８の外表面２８ａに形成されたリブ８５と当接する。そして、ボルト２６を貫通孔２ａに挿通させて雌ネジ孔２４で螺合して、モータケース２とブラケット６とが結合される。

さらに、ブラケット６とレゾルバホルダ３５とを固定する方法を説明する。
図８に示すように、ブラケット６とレゾルバホルダ３５とを連結固定する際には、ブラケット６に形成された雌ネジ孔７５をレゾルバホルダ３５の貫通孔３５ｃに位置合わせする。このとき、レゾルバホルダ３５の内周面３５ｄが、ブラケット６のレゾルバインロー部８１の外表面８１ａと接触するように嵌合される。すると、レゾルバホルダ３５の内周面３５ｄはレゾルバインロー部８１の外表面８１ａに形成されたリブ９０と当接する。そして、ボルト７６を貫通孔３５ｃに挿通させて雌ネジ孔７５で螺合して、レゾルバホルダ３５とブラケット６とが結合される。

本実施形態によれば、樹脂材料からなるブラケット６における相手側部材（減速機）９５との減速機インロー部２９に、リブ８０を形成したため、ブラケット６と相手側部材９５との接合箇所において、ブラケット６のリブ８０が相手側部材９５と接するようにして接合される。したがって、減速機インロー部２９のリブ８０以外の箇所は相手側部材９５と接触させる必要がないため、減速機インロー部２９の寸法精度を緩和させることができる。つまり、減速機インロー部２９のリブ８０の寸法精度が確保されていれば、相手側部材９５と確実に接合させることができる。
また、減速機インロー部２９の寸法精度を高めるために、切削加工を施す際にもリブ８０のみを切削するだけでよく、全周に亘って切削を行う必要がない。したがって、切削加工の際に発生する発熱を最小限に抑えることができ、ブラケット６の切削加工時の変形を抑制することができる。
さらに、電動パワーステアリング用のブラシレスモータ１において、減速機インロー部２９にリブ８０を形成することで、肉厚の厚い部分（リブ形成部）と肉厚の薄い部分が形成され、肉厚の薄い部分で応力を緩和して熱による変形（膨張収縮）を吸収することができる。また、減速機インロー部２９と相手側部材９５との接触面積が小さくなるため、相手側部材９５からの熱の影響を小さくすることができる。したがって、ブラケット６にクラックが発生することを抑制することができる。

同様に、ブラケット６におけるモータケースとのモータケースインロー部２８に、リブ８５を形成したため、上述した減速機インロー部２９のリブ８０を形成した場合と略同等の作用効果が得られる。

さらに、ブラケット６におけるレゾルバホルダ３５とのレゾルバインロー部８１に、リブ９０を形成したため、上述した減速機インロー部２９のリブ８０を形成した場合と略同等の作用効果が得られる。

そして、減速機インロー部２９、モータケースインロー部２８およびレゾルバインロー部８１はロータ４の軸線（回転軸１１）を中心とした円環状に形成し、リブ８０，８５，９０は周方向に沿って略等間隔に複数形成した。したがって、減速機インロー部２９、モータケースインロー部２８およびレゾルバインロー部８１が温度環境の変化により膨張収縮する際に、リブ８０，８５，９０が周方向に略等間隔に形成されているため、各インロー部２８，２９，８１が略均等に膨張収縮する。つまり、ブラシレスモータ１が駆動している際に、ブラケット６と他部材（相手側部材９５，モータケース２，レゾルバホルダ３５）との接合箇所のガタツキの発生を抑制することができ、モータ駆動時の騒音を抑制することができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な形状、構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態ではリブを周方向に沿って略等間隔に複数形成した場合の説明をしたが、ブラケットの構造上の強度などを考慮して適宜リブ厚さを変更したり、回転軸方向に対して斜めに傾斜させて形成してもよい。また、各インロー部において異なる数のリブを形成してもよい。

本発明の実施形態におけるブラシレスモータの断面図である。 本発明の実施形態におけるブラケットの平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態におけるブラケットの底面斜視図である。 本発明の実施形態におけるブラケットの底面図である。 本発明の実施形態におけるブラケットと相手側部材との接合箇所の部分拡大断面図である。 本発明の実施形態におけるブラケットとモータケースとの接合箇所の部分拡大断面図である。 本発明の実施形態におけるブラケットとレゾルバホルダとの接合箇所の部分拡大断面図である。

符号の説明

１…ブラシレスモータ（モータ） ２…モータケース ４…ロータ ６…ブラケット １８…レゾルバ（センサユニット） ２８…モータケースインロー部（嵌合インロー部） ２９…減速機インロー部（嵌合インロー部） ３５…レゾルバホルダ（センサユニット用ホルダ） ８０…リブ ８１…レゾルバインロー部（嵌合インロー部） ８５…リブ ９０…リブ ９５…相手側部材

Claims (5)

1. ロータを回転自在に支持する樹脂材料からなるブラケットを備えたモータにおいて、
   前記ブラケットに形成された相手側部材との嵌合インロー部に、リブが形成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記嵌合インロー部は前記ロータの軸線を中心とした円環状に形成されており、前記リブは周方向に沿って略等間隔に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記相手側部材が、前記ロータの回転力を伝達するための伝達部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記相手側部材が、モータケースであることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
5. 前記相手側部材が、前記ロータの回転速度を検出するためのセンサユニットを収容するセンサユニット用ホルダであることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。

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