JP2009303327A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】搬送時における塵埃の浸入や、ロータ、およびステータの損傷を防止することができる電動モータを提供する。
【解決手段】開口部３７を有する筒状のステータハウジング３５と、ステータハウジング３５内に固定されコイル３８が巻装されるステータコア３６と、ロータマグネット３３が取り付けられる中空状の回転軸４６を有し、ステータコア３６の内側に回転自在に配設されるロータ３１とを備えたブラシレスモータ７において、ステータハウジング３５の開口部３７に、この開口部３７を閉塞するモータカバー７１を設けた。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両の電動パワーステアリング装置などに用いられる電動モータに関するものである。

自動車などの車両には、運転者の転舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置が搭載されていることが多い。電動パワーステアリング装置としては、電動モータをラック軸の長さ方向に沿って配置した同軸タイプと呼ばれるものがある。電動モータは、ハウジングを有し、このハウジング内に中空状のロータと、ロータを回転駆動させるステータとが設けられている。ロータの外周面にはマグネットが配設されている一方、ロータの内周面は、ラック軸が挿通されるようになっている。ラック軸は、ラックアームなどを介して車輪に連結されている。

ハウジングは、ラック軸が電動モータを貫通するため、両端が開口された筒状に形成され、両端の開口部にそれぞれ設けられるブラケットを介して車両に取り付けられる。
一方のブラケットには、ロータの一端を回転自在に支持するための軸受けやロータの回転角度を検出するためのセンサ、例えば、レゾルバなどが設けられる。
他方のブラケットには、ラック軸の一部に形成されているボールスクリューに螺合するボールナットが軸受けを介して回転自在に支持されている。ボールナットは回転軸と一体となって回転するようになっており、回転軸の他端はボールナット、および軸受けを介して他方のブラケットに回転自在に支持された状態になっている。

そして、運転者がステアリングホイールを回転させたときに、ステアリングシャフトなどに操舵トルクが発生するので、この操舵トルクの力の方向及び大きさに応じて補助トルクを発生するようにロータを回転させる。この結果、ボールナットに螺合されているボールスクリュー、つまり、ラック軸が回転しながら軸方向に移動し、車輪の転舵がアシストされる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−１１６５２号公報

ところで、上述の従来技術にあっては、電動モータが電動パワーステアリング装置の一部分を構成することになるので、電動モータは、工場出荷から車両内に取り付けるまでの間、他方のブラケットが取り付けられていない状態になっている。すなわち、ハウジングの他方のブラケット側の開口は完全に開放された状態で、かつロータが一方のブラケットに軸受けを介して片持ちされた状態になっている。
このため、搬送時に電動モータ内部に塵埃が侵入したり、搬送時の振動などによってロータがガタついてロータやステータが損傷したりするおそれがあるという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、搬送時における塵埃の浸入や、ロータ、およびステータの損傷を防止することができる電動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、開口部を有する筒状のハウジングと、前記ハウジング内に固定され巻線が巻装される固定子と、永久磁石が取り付けられる中空状の回転軸を有し、前記固定子の内側に回転自在に配設される回転子とを備えた電動モータにおいて、前記ハウジングの開口部に、この開口部を閉塞するモータカバーを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、搬送時においても電動モータ内部への塵埃の侵入を防止することができる。

請求項２に記載した発明は、前記モータカバーに、前記回転軸に嵌合される突起部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、突起部が回転軸を支持するので、従来のようにハウジングの一端側のみに回転子を支持するブラケットを取り付けた状態であっても回転子が片持ち状態になるのを防止できる。

請求項３に記載した発明は、前記モータカバーに、前記ハウジングと係合し、前記モータカバーの抜け方向を規制する係合部を設けたことを特徴とする。
この場合、請求項４に記載した発明のように、前記ハウジングの開口縁には、前記ハウジングを外部機器に取り付けるためのボルト座が径方向外側に向かって突設され、前記モータカバーの前記係合部は、前記ボルト座に係合可能な鉤状に形成されたフックであってもよい。
このように構成することで、ハウジングに設けられたモータカバーが振動などによって抜け落ちてしまうことを防止できる。
また、係合部をフックとすることで、ハウジングにモータカバーを容易に取り付けることができる。

請求項１に記載した発明によれば、搬送時においても電動モータ内部への塵埃の侵入を防止することができる。

請求項２に記載した発明によれば、突起部が回転軸を支持するので、従来のようにハウジングの一端側のみに回転子を支持するブラケットを取り付けた状態であっても回転子が片持ち状態になるのを防止できる。このため、電動モータの搬送時に回転子がガタついてしまうのを防止でき、回転子や固定子の損傷を防止できる。

請求項３、および請求項４に記載した発明によれば、ハウジングに設けられたモータカバーが振動などによって抜け落ちてしまうことを防止できる。このため、電動モータ内部への塵埃の侵入を確実に防止できる。
また、係合部をフックとすることで、ハウジングにモータカバーを容易に取り付けることができるので、モータカバーの取り付け作業性を向上させることが可能になる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ７を含むラックタイプの電動パワーステアリング装置１は自動車などの車両内に搭載されるものであって、ステアリングホイール２のステアリングシャフト３に連結されたギヤボックス４を有し、ギヤボックス４はブラケットである第１ハウジング部５に取り付けられている。第１ハウジング部５は、車体取付用部材である取付部６が一体に延設されている。第１ハウジング部５の一端部側（図１における左端側）には、ブラシレスモータ７の他端部が固定されている。すなわち、第１ハウジング部５は、ブラシレスモータ７の他端部に設けられるブラケットの役割も有している。

ブラシレスモータ７の一端部（図１における左端部）には、ブラケットである第２ハウジング部８が固定されている。第２ハウジング部８には、車体取付用部材である取付部９が一体に延設されている。そして、第１ハウジング部５、ブラシレスモータ７、第２ハウジング部８を順番に貫通するように、ラック軸１０が挿入されている。ラック軸１０は、ギヤボックス４内でラック・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移動自在になっている。なお、ラック軸１０の両端部には、不図示のナックルアームなどを介して車輪が連結される。

第１ハウジング部５は、円筒状の基部１１を有し、基部１１の一端部側が拡径されて連結部１２が形成されている。基部１１には、取付部６が一体に延設されると共にギヤボックス４が取り付けられている。また、第１ハウジング部５の連結部１２の内周には、アンギュラベアリング１３の外周部が圧入によって固定されている。さらに、連結部１２の開口側の外周部には、シール部材１７を挿入するための環状溝１８が形成されている。環状溝１８よりも基部１１側には、環状のフランジ２０が径方向外側に突設されている。このフランジ２０は、周方向で等間隔に４箇所だけ径方向外側にさらに膨出しており、ここにボルト２１を挿通するためのボルト孔２２が形成されている。

図２、図３に示すように、ブラシレスモータ７は、ステータ３０と、ステータ３０内に配置されたロータ３１とを有している。
ステータ３０は、円筒形のステータハウジング３５の内周にステータコア３６が圧入固定されたものである。ステータハウジング３５の他端部（図２おける左端部）は、開口部３７を有しており、この開口部３７を閉塞するように第１ハウジング部５が取り付けられている。

ステータハウジング３５の他端部の外周縁は、第１ハウジング部５のフランジ２０の形状に対応するように周方向に４箇所だけ径方向外側に膨出した形のボルト座４０が形成されている。これらボルト座４０には、それぞれにボルト２１を螺入する雌ネジ部４１が刻設されている。同様に、ステータハウジング３５の一端部（図２における右端部）の外周縁は、周方向に４箇所だけ径方向外側に膨出し形のボルト座４０が形成されている。これらボルト座４０には、それぞれにボルト２１を螺入する雌ネジ部４１が刻設されている。また、ステータハウジングの一端部には、第２ハウジング部８と印籠接合（嵌合）する際に使用されるインロー部３５Ａが形成されている。

ステータコア３６は、環状の外周部から中心に向かって複数のティース３６Ａが延設されている。各ティース３６Ａには、インシュレータ３９を装着した上からコイル３８が巻き回されている。各コイル３８の巻線は、ステータハウジング３５の他端側に配設されたターミナル４２に接続されている。ターミナル４２は、ステータハウジング３５の側方に突設された接続端子４４に電気的に接続されており、外部の電源から電流を供給できるようになっている。

ロータ３１は、ステータハウジング３５の一端部、および他端部からそれぞれ軸線方向に突出する中空状の回転軸４６を有している。回転軸４６の他端部（図２における右端部）は、第１ハウジング部５のアンギュラベアリング１３の内周部に圧入によって軸支されている（図１参照）。また、回転軸４６の他端部側（図２における左端部側）の外周には、レゾルバ６３の一方を構成するレゾルバロータ６３Ｂがマグネットホルダ４８を介して固定されている。レゾルバ６３は、回転軸４６の回転角度を検出するための回転角度検出装置である。レゾルバロータ６３Ｂは、複数の突極を周方向に配置した環状の永久磁石、または、環状の積層鋼鈑により構成されている。

回転軸４６の外周でステータコア３６に臨む位置には、金属プレートの積層体３２を介して環状の永久磁石からなるロータマグネット３３がマグネットホルダ４８によって固定されている。ロータマグネット３３は、複数の磁極が周方向に配置されている。また、回転軸４６の他端部には、ボールナット５２が固定されている（図１参照）。このボールナット５２は、ラック軸１０の一部に形成されたボールネジ５３との間に複数のボール５４を介在させることでボールナット機構を形成している。なお、ボールナット５２は、第１ハウジング部５の内周に設けられたアンギュラベアリング１３に支持されており、回転軸４６と一体に回転するようになっている。

第２ハウジング部８は、ステータハウジング３５の一端部に突き当てて固定される連結部５６を有し、連結部５６の一端部側からは基部５７が縮径しつつ延設されている（図１参照）。基部５７には、取付部９が一体に設けられている。連結部５６の他端部側（図２における右端部側）には、ステータハウジング３５に突き当てたときにインロー部３５Ａに嵌合する接合部５８を有し、接合部５８の外周に刻まれた環状溝５９にＯリングなどのパッキン２３が装着されている。

環状溝５９よりも基部５７側（図２における左側）には、環状のフランジ６０が径方向外側に突設されている。フランジ６０は、周方向で等間隔に４箇所だけ径方向外側にさらに膨出しており、ここにステータハウジング３５を突き当てた状態で締結固定するボルト２１を通すボルト孔６１が形成されている。フランジ６０、およびボルト孔６１は、図１に示す第１ハウジング部５のフランジ２０、およびボルト孔２２と同じ形状、および配置になっている。

また、連結部５６の内側には、ベアリング６２の外周部が固定されている。ベアリング６２よりもステータコア３６側には、レゾルバ６３の他方を構成するレゾルバステータ６３Ａが環状のブラケット６４によって連結部５６の内周に固定されている。レゾルバステータ６３Ａは、積層コアに巻線を巻き回したコイルを有している。第二ハウジング８の側部には、レゾルバステータ６３Ａからの電気信号を取り出すためのコネクタ２７が固定されており、このコネクタ２７のコネクタ端子２７Ａとレゾルバステータ６３Ａの巻線とが接続されている。

ここで、ブラシレスモータ７は、ステータハウジング３５の一端部に第２ハウジング部８を取り付けた状態で搬送され、車両内で電動パワーステアリング装置１の一部として組み込まれる。すなわち、搬送時にあっては、ステータハウジング３５の他端部が第１ハウジング部５と連結される前であるので、開放された状態になる。このため、搬送時には、ステータハウジング３５の他端部の開口部３７に、これを閉塞するモータカバー７１が取り付けられている。

図２〜図４に示すように、モータカバー７１は硬質樹脂などで形成されたものであって、略円板状に形成されたカバー本体７２を有している。カバー本体７２の直径Ｅ１は、ステータハウジング３５の外径よりもやや大きい程度に設定されており、カバー本体７２の外周縁部７３がステータハウジング３５の他端部に当接するようになっている。カバー本体７２の外周縁部７３よりも径方向内側には、ステータハウジング３５と印籠接合（嵌合）するハウジングインロー部７４がステータハウジング３５側に向かって膨出形成されている。

ハウジングインロー部７４は、軸方向平面視でステータハウジング３５の開口部３７に対応するように略円環状に形成され、かつ軸方向断面略コの字状に形成されている。すなわち、モータカバー７１のステータハウジング３５とは反対側の背面には、略円環状の第１凹部７５が形成されていることになる。凹部７５には、回転軸４６を中心にして一対のリブ７６が振り分け配置されている。
また、ハウジングインロー部７４の角部には、外周側と内周側とに円弧状の丸面取り部７９が形成されている。この丸面取り部７９により、ハウジングインロー部７４とステータハウジング３５との印籠接合が滑らかに行うことができるようになっている。

カバー本体７２の径方向略中央には、回転軸４６と印籠接合する、つまり、回転軸４６の内側に嵌合される回転軸インロー部７７がステータハウジング３５側に向かって膨出形成されている。この回転軸インロー部７７も軸方向断面略コの字状に形成されている。すなわち、モータカバー７１のステータハウジング３５とは反対側の背面には、径方向略中央に第２凹部７８が形成されている。
回転軸インロー部７７の角部にも円弧状の丸面取り部８０が形成されている。この丸面取り部８０により、回転軸インロー部７７と回転軸４６との印籠接合が滑らかに行うことができるようになっている。また、回転軸インロー部７７の軸方向の長さは、ハウジングインロー部７４よりも軸方向外側に突出するように設定されている。

ここで、ステータハウジング３５にモータカバー７１を取り付ける前にあっては、第１ハウジング部５が取り付けられていないので、回転軸４６を支持しているのは第２ハウジング部８のみとなっている。すなわち、回転軸４６は、この一端側のみ第１ハウジング部５にベアリング６２を介して支持された片持ち状態になっている。

しかしながら、ステータハウジング３５にモータカバー７１を取り付けるとモータカバー７１の回転軸インロー部７７が回転軸４６に印籠接合されるので、回転軸４６の他端側はモータカバー７１に支持された状態になる。しかも、これと同時にモータカバー７１のハウジングインロー部７４がステータハウジング３５に印籠接合されているので、モータカバー７１のガタツキを抑えることができる。このため、回転軸４６は、第１ハウジング部５を取り付けない状態であっても第２ハウジング部８とモータカバー７１とによって両端が支持された状態となり、かつガタツキが抑えられた状態となっている。

また、カバー本体７２の外周縁部７３には、ステータハウジング３５の他端部に形成されている４つのボルト座４０のうちの１つに対応する部位に、ボルト座４０と係合するフック部８１が一体形成されている。
フック部８１は、カバー本体７２の外周縁部７３から径方向外側に突出するベース部８２と、ベース部８２から軸方向に沿ってボルト座４０側に立ち上がるフック本体８３と、フック本体８３の先端から周方向に沿って湾曲延出する鉤爪部８４とが一連に形成されたものである。

フック本体８３は、ステータハウジング３５の外周面に沿うように周方向断面で略弧状に形成されている。鉤爪部８４は、モータカバー７１をステータハウジング３５に取り付けた状態でボルト座４０の第２ハウジング部８側端の上方に延在するようになっている。
すなわち、フック部８１はモータカバー７１の抜け方向への移動を規制する役割を有し、ステータハウジング３５にモータカバー７１を取り付けた際、このモータカバー７１がステータハウジング３５から抜け落ちるのを防止している。

次に、図１、図４、図５に基づいて、ブラシレスモータ７の工場出荷から電動パワーステアリング装置１への組み付けまでの手順について説明する。
まず、図４、図５に示すように、ブラシレスモータ７の組み立てが完了した後、ステータハウジング３５の開口部３７にモータカバー７１を取り付ける。
モータカバー７１の取り付け手順としては、まず、モータカバー７１のフック部８１をステータハウジング３５側に向けて、モータカバー７１で開口部３７を閉塞する。このとき、フック部８１の位置がステータハウジング３５の他端部に形成されている４つのボルト座４０の位置と干渉しないようにする。

ここで、モータカバー７１で開口部３７を閉塞する際、回転軸インロー部７７がハウジングインロー部７４よりも突出しているので、まず、モータカバー７１の回転軸インロー部７７と回転軸４６とが嵌合される。そして、この後にハウジングインロー部７４とステータハウジング３５とが嵌合される。このとき、モータカバー７１の背面、つまり、ステータハウジング３５とは反対側の面には、第一凹部７５、および第二凹部７８が形成されているので、作業者（図５に二点差線で示す）が凹部７５，７８を押し込むだけで、容易にモータカバー７１で開口部３７を閉塞させることができる。

モータカバー７１の外周縁部７３がステータハウジング３５の他端部に当接するまでモータカバー７１を押し込んだ後、フック部８１の鉤爪部８４の延出方向に向けてモータカバー７１を回転させる（図４における矢印Ａ参照）。このとき、フック部８１のフック本体８３がステータハウジング３５のボルト座４０に当接するまでモータカバー７１を回転させる。

ここで、モータカバー７１には、ハウジングインロー部７４が形成されているので、モータカバー７１が径方向にずれることなく、スムーズにモータカバー７１を回転させることができる。また、モータカバー７１の背面に第１凹部７５、および第２凹部７８が形成されているので、ここに作業者の指を差込むことで、容易にモータカバー７１を把持することができ、よりスムーズにモータカバー７１を回転させることができる。

モータカバー７１を回転させてフック部８１のフック本体８３がボルト座４０に当接すると、鉤爪部８４がボルト座４０の軸方向端部に位置するので、モータカバー７１とステータハウジング３５とが係合した状態になり、モータカバー７１の抜け方向への移動が規制される。この状態で、ブラシレスモータ７が出荷される。
次に、ブラシレスモータ７を電動パワーステアリング装置１に組み付ける際、モータカバー７１をステータハウジング３５から取り外す。このとき、モータカバー７１をフック部８１の鉤爪部８４の延出方向とは反対側に向けて回転させる（図４における矢印Ｂ参照）。

すると、鉤爪部８４がボルト座４０の軸方向端部の位置から周方向にずれるので、モータカバー７１とステータハウジング３５との係合状態が解除され、モータカバー７１の軸方向への移動が可能になる。このため、モータカバー７１を軸方向に引っ張り出すだけで、モータカバー７１を取り外すことができる。ここで、モータカバー７１の背面には、第１凹部７５、および第２凹部７８が形成されているので、これら凹部７５，７８に作業者の指を差込めばモータカバー７１を容易に把持することができる。
モータカバー７１をステータハウジング３５から取り外した後、ブラシレスモータ７を電動パワーステアリング装置１に組み付けることで作業が完了する。

したがって、上述の実施形態によれば、工場出荷時において、ブラシレスモータ７にステータハウジング３５の開口部３７を閉塞するモータカバー７１を設けるので、搬送時においてもブラシレスモータ７の内部に塵埃が進入することを防止できる。
また、モータカバー７１をステータハウジング３５に取り付けると、回転軸４６の他端側がモータカバー７１の回転軸インロー部７７に支持されるので、搬送時に回転軸４６が従来のように片持ち状態になるのを防止できる。このため、搬送時の回転軸４６のガタツキを防止でき、このガタツキによるステータ３０やロータ３１の損傷を防止できる。

さらに、モータカバー７１にフック部８１が形成されているので、ステータハウジング３５に取り付けたモータカバー７１が搬送時の振動などによって抜け落ちてしまうことを防止できる。このため、より確実にブラシレスモータ７内部への塵埃の侵入を防止できる。

そして、ステータハウジング３５の開口部３７をモータカバー７１によって閉塞した状態でこのモータカバー７１を回転させるだけで、モータカバー７１とステータハウジング３５との係合状態を維持させたり解除させたりできる。このため、ステータハウジング３５にモータカバー７１を容易に取り付けることができるので、モータカバー７１の取り付け作業性を向上させることが可能になる。
これに加え、モータカバー７１にフック部８１が１箇所のみに形成されているので、フック部８１が複数形成されている場合と比較してモータカバー７１を取り付ける際のフック部８１とボルト座４０との干渉する確立が低く設定できる。このため、さらに、モータカバー７１の取り付け作業性を向上させることが可能になる。

なお、本発明は上述の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、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、モータカバー７１をステータハウジング３５に係合させる手段としてカバー本体７２にフック部８１を形成した場合について説明した。しかしながら、フック部８１に限られるものではなく、モータカバー７１をステータハウジング３５に係合可能な係合部をカバー本体７２に設けてあればよい。

さらに、上述の実施形態では、カバー本体７２の径方向略中央に、回転軸４６と印籠接合する、つまり、回転軸４６の内側に嵌合される回転軸インロー部７７が膨出形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、カバー本体７２の径方向略中央に、回転軸インロー部７７に代わって回転軸４６に外嵌される突起部を設け、この突起部で回転軸４６の他端側を支持するようにしてもよい。

本発明の実施形態における電動パワーステアリング装置の構成図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータの縦断面図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータの斜視図である。 本発明の実施形態におけるモータカバーの斜視図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータへのモータカバーの取り付け説明図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
７ ブラシレスモータ（電動モータ）
３０ ステータ
３１ ロータ（回転子）
３３ ロータマグネット（永久磁石）
３５ ステータハウジング（ハウジング）
３６ ステータコア（固定子）
３７ 開口部
３８ コイル（巻線）
４０ ボルト座
４６ 回転軸
７１ モータカバー
８１ フック部（係合部）
８２ ベース部
８３ フック本体
８４ 鉤爪部

Claims (4)

1. 開口部を有する筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に固定され巻線が巻装される固定子と、
   永久磁石が取り付けられる中空状の回転軸を有し、前記固定子の内側に回転自在に配設される回転子とを備えた電動モータにおいて、
   前記ハウジングの開口部に、この開口部を閉塞するモータカバーを設けたことを特徴とする電動モータ。
2. 前記モータカバーに、前記回転軸に嵌合される突起部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記モータカバーに、前記ハウジングと係合し、前記モータカバーの抜け方向を規制する係合部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記ハウジングの開口縁には、前記ハウジングを外部機器に取り付けるためのボルト座が径方向外側に向かって突設され、
   前記モータカバーの前記係合部は、前記ボルト座に係合可能な鉤状に形成されたフックであることを特徴とする請求項３に記載の電動モータ。
   
   

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