JP2010226907A - Brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータのシール構造に関し、特に、電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータにおけるモータブラケットとギヤボックスとの間のシール構造に関する。 The present invention relates to a seal structure of a brushless motor, and more particularly to a seal structure between a motor bracket and a gear box in a brushless motor for an electric power steering apparatus.
自動車等の操舵力補助に使用されるパワーステアリング装置として、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置(以下、EPSと略記する)が増大している。このようなEPS用のモータには、従来、ブラシ付のDCモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。 In recent years, electric power steering devices (hereinafter abbreviated as EPS) using an electric motor as a drive source have increased as power steering devices used for assisting steering force of automobiles and the like from the viewpoint of reducing engine load and weight. ing. For such EPS motors, brush DC motors have been used in the past, but nowadays, brushless motors, which are excellent in terms of miniaturization and high performance, are being combined with improvements in control technology. Adoption is increasing.
図3は、このようなEPS用モータの斜視図である。EPS用のモータ51は、気密モータとなっており、減速機構が収容された図示しないギヤボックスと接続される。ギヤボックスとモータブラケット52との嵌合面には、気密確保のためOリングが装着される。図3に示すように、従来のモータ51では、合成樹脂製のモータブラケット52にOリング溝53を設け、そこにOリングを取り付けるようになっている。
FIG. 3 is a perspective view of such an EPS motor. The
一方、モータブラケット52には、固定ボルト装着部54に、金属製のカラー55がインサート成形されている。このカラー55は、モータブラケット52と金属製ギヤボックスをボルト固定する際、金属部材同士を当接させて両者の締結強度を確保するために設けられている。すなわち、金属製ハウジングと樹脂ブラケットでは線膨張係数が異なるため、両者をボルトにて締結しても、温度変化や経年変化によって緩んでしまう可能性がある。このため、モータブラケット52に金属製カラー55設け、カラー55をハウジングに当接させ、メタルタッチ状態にてボルト締結を確実に行っている。
On the other hand, a
ところが、図3のようなモータブラケット52では、このカラー55がOリング溝53の近傍にインサート成形されるため、Oリング溝形成用のスライド機構を金型内に設けることが非常に難しくなる。モータブラケット52は軸方向(図中上下方向)に分離する金型によって成形されるが、その際、アンダーカット部となるOリング溝53を形成するには、左右方向に分離するスライド型が必要となる。これに対し、図3のモータブラケット52では、Oリング溝53がインサート部位(カラー55)の近傍にあるため、スライド機構を配置すると型構造が非常に複雑となり、コスト面やメンテナンスの点で問題がある。
However, in the
このため、従来のEPS用モータでは、モータブラケット52に対して切削加工を行ってOリング溝53を形成しており、量産性に劣る上に、切削面にボイドが発生し、気密が確保できないという問題があった。また、モータブラケット52には、PPS(ポリフェニレンサルファイド)のグラスファイバ強化樹脂などが使用されるため、切削バイトの交換頻度が多くなる可能性あり、加工費が上昇するという問題もあった。
For this reason, in the conventional EPS motor, the O-
そこで、図3のようなOリング溝配置を改め、図4のように、ギヤボックスのハウジング56の端面(あるいはモータブラケット57の端面)にOリング溝58を設け、スライド型を不要とすると共に、成形後の切削加工を廃したものも提案されている(例えば、特許文献1)。この場合も、メタルタッチのため、モータブラケット57にはカラー59がインサート成形されるが、Oリング溝58がブラケット端面に存在するため、カラー59の有無にかかわらずスライド機構は不要となる。図4の構成では、Oリング61は、モータブラケット57とハウジング56との間に挟持され、固定ボルト62を締め付けると、Oリング61が両者間にて軸方向から圧縮され、気密シールが施されるようになっている。
Therefore, the O-ring groove arrangement as shown in FIG. 3 is modified, and an O-
ところが、カラー59をハウジング56にメタルタッチさせるには、カラー59をモータブラケット57から軸方向に突出させる必要がある。このため、モータブラケット57とハウジング56との間に隙間が生じ、その隙間に毛細管現象等によって水分が侵入する場合がある。勿論、モータブラケット57とハウジング56との間にはOリング61が介設されているため、両者間の隙間に水分が入り込んでも、通常、それらはモータ内部には侵入しない。
However, in order for the
しかしながら、水、特に海水等の塩分を含む水が先の隙間に浸入した場合、水に含まれる塩分等の成分が水分の蒸発により結晶化したり、水分中の成分がそのまま異物として残ったりし、この結晶や異物が隙間に堆積するおそれがある。このように、結晶や異物(以下、結晶等と称す)がモータブラケット57とハウジング56との隙間に堆積すると、結晶等によってモータブラケット57が押し上げられ、Oリング61の軸方向の締め代が低下する可能性がある。つまり、結晶等の成長により隙間が拡大し、Oリング61の密着性が低下するおそれがある。Oリングの密着性が低下すると、モータ内部の気密性を維持できなくなるおそれがあり、その対策が求められていた。
However, when water containing salt, such as seawater, enters into the gap, the salt component contained in the water crystallizes due to the evaporation of water, or the water component remains as foreign matter. There is a possibility that these crystals and foreign substances accumulate in the gaps. As described above, when crystals or foreign matters (hereinafter referred to as crystals or the like) accumulate in the gap between the
本発明の目的は、スライド型や後加工が必要ない構成でありながら、気密性の低下が生じないモータブラケット−ハウジング間のシール構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a seal structure between a motor bracket and a housing which does not require a slide mold or post-processing but does not cause a decrease in hermeticity.
本発明のブラシレスモータは、モータケース端部に取り付けられ、被装着対象部材に気密状態にて接合されるブラケットを備えたブラシレスモータであって、前記ブラケットは、前記被装着対象部材と接合される側の端部に、直径を異にする小径部と大径部にて形成された第1段部を有し、前記被装着対象部材は、前記ブラケットと接合される側の端部に、直径を異にする大径部と小径部にて形成され、前記ブラケットを該被装着対象部材に取り付けたとき、前記第1段部との間に空隙を形成する第2段部を有し、前記空隙は、前記ブラケットと前記被装着対象部材を気密状態に接合するためのシール部材が配置されるシール部材収容部を構成することを特徴とする。 The brushless motor of the present invention is a brushless motor provided with a bracket that is attached to an end of a motor case and is airtightly joined to a member to be attached. The bracket is joined to the member to be attached. A first step portion formed of a small-diameter portion and a large-diameter portion having different diameters at the end portion on the side, and the mounting target member has a diameter at an end portion on the side joined to the bracket; A second step portion that forms a gap between the first step portion and the first step portion when the bracket is attached to the mounting target member. The gap constitutes a seal member housing portion in which a seal member for joining the bracket and the mounted member in an airtight state is disposed.
本発明にあっては、第1及び第2段部により空隙を形成し、この空隙をシール部材収容部として使用する。そして、シール部材収容部に配置したシール部材により、ブラケットと被装着対象部材を気密状態にて接合する。これにより、シール部材を径方向に圧縮する形でシール部を形成することができ、ブラケットと被装着対象部材の間の隙間から水分が侵入し、結晶等によってブラケットが押し上げられても、シール部材の圧縮に影響が生じず、シール部材の締め代も低下しない。従って、隙間に侵入した水分により、シール部材のシール機能が損なわれることがなく、モータ内部の気密性も維持される。 In the present invention, a void is formed by the first and second step portions, and this void is used as the seal member accommodating portion. Then, the bracket and the member to be mounted are joined in an airtight state by the seal member disposed in the seal member housing portion. As a result, the seal member can be formed in such a manner that the seal member is compressed in the radial direction, and even if moisture enters from a gap between the bracket and the member to be mounted and the bracket is pushed up by a crystal or the like, the seal member There is no effect on the compression of the seal member, and the tightening margin of the seal member does not decrease. Therefore, the sealing function of the sealing member is not impaired by the moisture that has entered the gap, and the airtightness inside the motor is maintained.
前記ブラシレスモータにおいて、前記シール部材収容部に装着したシール部材により、前記第1及び第2段部の径方向側面にシール部を形成しても良い。また、前記ブラケットを該被装着対象部材に取り付けたとき、前記ブラケットと該被装着対象部材の小径部同士と大径部同士が軸方向から嵌合し、前記第1及び第2段部により前記シール部材収容部が形成されるようにしても良い。 In the brushless motor, a seal portion may be formed on the radial side surfaces of the first and second step portions by a seal member attached to the seal member housing portion. Further, when the bracket is attached to the mounting target member, the small diameter portions and the large diameter portions of the bracket and the mounting target member are fitted from the axial direction, and the first and second step portions A seal member housing portion may be formed.
本発明のブラシレスモータによれば、被装着対象部材に接合されるブラケットに第1段部を設ける一方、被装着対象部材にも第2段部を設け、ブラケットを被装着対象部材に取り付けたとき第1及び第2段部の間に形成される空隙をシール部材収容部として使用してシール部材を配置したので、シール部材を径方向に圧縮する形でシール部を形成することが可能となる。このため、ブラケットと被装着対象部材の間の隙間から水分が侵入し、結晶等によってブラケットが押し上げられても、シール機能が損なわれることがなく、モータ内部の気密性を維持することが可能となる。 According to the brushless motor of the present invention, the first step portion is provided on the bracket joined to the mounting target member, while the second step portion is also provided on the mounting target member, and the bracket is attached to the mounting target member. Since the seal member is disposed using the gap formed between the first and second step portions as the seal member housing portion, the seal portion can be formed in a form of compressing the seal member in the radial direction. . For this reason, even if moisture enters from the gap between the bracket and the mounting target member and the bracket is pushed up by crystals or the like, the sealing function is not impaired and the airtightness inside the motor can be maintained. Become.
また、ブラケットと被装着対象部材の各段部を、軸方向からの抜き型にて形成することが可能となり、スライド構造や成形後の切削加工が不要となる。従って、型構造を簡素化できると共に、部品製造工数の削減を図ることができ、製品コストを低減させることが可能となる。 Moreover, it becomes possible to form each step part of a bracket and a to-be-attached member by the punching die from an axial direction, and a slide structure and the cutting after shaping | molding become unnecessary. Therefore, the mold structure can be simplified, the number of parts manufacturing steps can be reduced, and the product cost can be reduced.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。図1に示すように、ブラシレスモータ1(以下、モータ1と略記する)は、外側にステータ(固定子)2、内側にロータ(回転子)3を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。モータ1は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置(EPS)の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ1は、ステアリングシャフトに設けられたギヤボックス(減速機構部)に取り付けられる。モータ1の回転は、このギヤボックスにて減速され、ステアリングシャフトに伝達される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a brushless motor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a brushless motor 1 (hereinafter abbreviated as “
ステータ2は、有底円筒形状のケース4と、ステータコア5、ステータコア5に巻装されたステータコイル6(以下、コイル6と略記する)及びステータコア5に取り付けられるバスバーユニット7とから構成されている。ケース4は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによって合成樹脂製のブラケット8が取り付けられる。ステータコア5は、複数個(例えば、9個)の分割コアを周方向に集成した構成となっており、複数個のティースが径方向内側に向かって突設されている。分割コアは、電磁鋼板からなるコアピースを積層して形成され、その周囲には合成樹脂製のインシュレータ11が取り付けられている。
The
インシュレータ11の外側にはコイル6が巻装され、ステータコア5の一端側には、コイル6の端部6aが径方向に引き出されている。ステータコア5の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット7が取り付けられる。バスバーユニット7の周囲には複数個の給電用端子12が径方向に突設されており、バスバーユニット7の取り付けに際し、コイル端部6aは、この給電用端子12と溶接される。バスバーユニット7では、バスバーはモータ1の相数に対応した個数(ここでは、U相,V相,W相分の3個)設けられており、各コイル6はその相に対応した給電用端子12と電気的に接続される。ステータコア5は、バスバーユニット7を取り付けた後、ケース4内に圧入固定される。
A coil 6 is wound around the outside of the
ステータ2の内側にはロータ3が挿入されている。ロータ3はロータシャフト13を有しており、ロータシャフト13は軸受14a,14bによって回転自在に支持されている。軸受14aは、ケース4の底部中央に固定されている。軸受14bは、ブラケット8に取り付けられた軸受ホルダ27の中央部に固定されている。ロータシャフト13には、円筒形状のロータコア15が固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット(永久磁石)16が取り付けられている。ロータシャフト13には合成樹脂製のマグネットホルダ17が外挿されており、マグネット16は、マグネットホルダ17に保持される形でロータコア15の外周に配設される。モータ1では、マグネット16は、周方向に沿って6個配置されており、マグネット16の外側には円筒形状のマグネットカバー18が取り付けられている。
A rotor 3 is inserted inside the
マグネットホルダ17の端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ21のロータ(レゾルバロータ)22が取り付けられている。これに対し、レゾルバ21のステータ(レゾルバステータ)23は、金属製のレゾルバホルダ24内に圧入され、その状態でブラケットホルダ25に固定されている。ブラケットホルダ25は合成樹脂にて形成されており、取付ネジ26によってブラケット8の内側に固定される。
A rotor (resolver rotor) 22 of a
ブラケット8の外側には、アルミニウム製のギヤボックスハウジング31(被装着対象部材、以下、ハウジング31と略記する)が取り付けられる。ブラケット8とハウジング31との間には、Oリング(シール部材)32が取り付けられ、両者は取付ボルト33によって気密状態で固定される。モータ1においても、ブラケット8とハウジング31が異なる素材(金属と合成樹脂)にて形成されているため、線膨張係数の違いからボルト締結が緩むおそれがある。このため、従来のモータと同様に、ブラケット8のボルト孔34に、金属製のカラー35がインサート成形されている。これにより、ブラケット8とハウジング31は金属同士が当接するメタルタッチ状態にて接合され、取付ボルト33により両者は確実に締結される。
An aluminum gear box housing 31 (a member to be attached, hereinafter abbreviated as housing 31) is attached to the outside of the
ここで、当該モータ1では、従来のモータと異なり、ブラケット8の図1において左端部(ハウジング31と接合される側の端部)にOリング装着用の段部(第1段部)36が形成されている。一方、ハウジング31の右端部(ブラケット8と接合される側の端部)にも段部(第2段部)37が形成されており、ブラケット8をハウジング31に取り付けると、両段部36,37によって、ブラケット8とハウジング31との間に空隙が形成される。モータ1では、この空隙をOリング収容部38として使用し、そこにOリング32が装着される。
Here, unlike the conventional motor, the
図2は、Oリング収容部38の構成を示す説明図である。図1,2に示すように、ブラケット8には、ハウジング31との接合部39が軸方向に向かって突設されており、その外周部に、異なる外径からなる小径部41aと大径部41bにより、段部36が形成されている。これに対し、ハウジング31には、ブラケット8との接合部42が軸方向に向かって凹設されており、その内周部に、異なる内径からなる2つの大径部43aと小径部43bにより、段部37が形成されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the O-
この場合、ブラケット8側の大径部41bの軸方向長L1は、ハウジング31側の大径部43aの軸方向長L2よりも短くなっている(L1<L2)。また、ブラケット8をハウジング31に取り付けたとき、ブラケット8側の小径部41aとハウジング31側の小径部43bが必ずオーバーラップするようになっている。従って、ブラケット8をハウジング31に取り付けると、図2に示すように、小径部41a,43b同士と大径部41b,43a同士が軸方向から嵌合し、両段部36,37によってOリング収容部38が形成される。
In this case, the axial length L1 of the
Oリング収容部38の径方向の幅Xは、Oリング32の直径よりも小さい寸法となっている。また、ブラケット8側の段部36の外径D1(小径部41aの外径)は、Oリング32の内径よりも大径となっている。さらに、ハウジング31側の段部37の内径D2(大径部43aの内径)は、段部36に装着された状態のOリング32の外径よりも小さくなっている。Oリング収容部38がこのような寸法関係にて形成されているため、ブラケット8とハウジング31の両接合部39,42を嵌合させると、Oリング32は径方向に圧縮された状態でOリング収容部38内に配置される。これにより、シール面(シール部)S1,S2が両段部36,37の径方向側面に形成され、ブラケット8とハウジング31が気密状態で接合される。
A radial width X of the O-
このように、本発明によるモータ1では、ブラケット8とハウジング31の各段部36,37によりOリング収容部38が形成される。この場合、各段部36,37は、軸方向から嵌合する構成であり、軸方向の抜き型にて形成可能な形状となっている。従って、ブラケット8やハウジング31の成形型にはスライド構造は必要ない。また、各段部36,37は型にて成形可能であり、成形後の切削加工も不要である。すなわち、Oリング32の位置決めを従来のような「溝」とせず、相手側部品に段差を設けて空隙を形成し、これによりOリング32の位置決めを行うため、スライド型や成形後の切削加工を回避できる。従って、型構造を簡素化できると共に、部品製造工数の削減を図ることができ、製品コストを低減させることが可能となる。
Thus, in the
一方、当該モータ1においても、ブラケット8とハウジング31がメタルタッチ状態にて接合されており、カラー35はブラケット8の端面から若干突出した状態となっている。このため、ブラケット8とハウジング31の接合部には僅かながらも隙間が生じ、その隙間から水分が侵入する場合がある。前述のように、従来のモータではこの隙間に入り込んだ水分により結晶等が発生し、モータブラケットが押し上げられ、Oリングのシール機能が損なわれるおそれがあった。
On the other hand, also in the
これに対し、本発明によるモータ1では、Oリング32によるシール面S1,S2がブラケット8とハウジング31の径方向側面に形成される径シール構造となっているため、隙間から水分が侵入し、結晶等によってブラケット8が押し上げられても、Oリング32の径方向の圧縮には影響がなく、Oリング32の締め代も低下しない。すなわち、メタルタッチ構造を採用しブラケット−ハウジング間に隙間が生じても、隙間に侵入した水分により結晶等が発生してOリング32のシール機能が損なわれることがなく、モータ内部の気密性が維持される。従って、モータ内部に水分が侵入するのを防止することができ、モータの信頼性や耐久性の向上を図ることが可能となる。なお、径方向にシール面Sが存在するため、Oリング32の押接力がブラケット8の押し上げに対する抵抗力ともなり、ブラケット8の押し上げも生じにくくなる。
On the other hand, in the
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、コラムアシスト式のEPSに使用されるブラシレスモータを示したが、他の方式のEPS用モータにも本発明は適用可能である。加えて、EPSや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般にも適用可能である。また、前述の実施例では、ブラケット8の外径とハウジング31の内径との間にOリング収容部38を形成しているが、ブラケット8とハウジング31との嵌合関係を逆にしたモータにも本発明は適用可能であり、その場合、Oリング収容部38は、ブラケット8の内径とハウジング31の外径との間に形成される。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, the brushless motor used for the column assist type EPS is shown. However, the present invention can be applied to other types of EPS motors. In addition, the present invention is widely applicable not only to EPS and motors for various on-vehicle electric products, but also to general brushless motors. In the above-described embodiment, the O-
1 ブラシレスモータ
2 ステータ
3 ロータ
4 ケース
5 ステータコア
6 ステータコイル
6a コイル端部
7 バスバーユニット
8 ブラケット
11 インシュレータ
12 給電用端子
13 ロータシャフト
14a,14b 軸受
15 ロータコア
16 マグネット
17 マグネットホルダ
18 マグネットカバー
21 レゾルバ
22 レゾルバロータ
23 レゾルバステータ
24 レゾルバホルダ
25 ブラケットホルダ
26 取付ネジ
27 ベアリングホルダ
31 ギヤボックスハウジング(被装着対象部材)
32 Oリング(シール部材)
33 取付ボルト
34 ボルト孔
35 カラー
36 段部(第1段部)
37 段部(第2段部)
38 Oリング収容部(シール部材収容部)
39 接合部
41a 小径部
41b 大径部
42 接合部
43a 大径部
43b 小径部
51 モータ
52 モータブラケット
53 Oリング溝
54 固定ボルト装着部
55 カラー
56 ハウジング
57 モータブラケット
58 Oリング溝
59 カラー
61 Oリング
62 固定ボルト
D1 ブラケット側の段部の外径
D2 ハウジング側の段部の内径
L1 ブラケット側の大径部の軸方向長
L2 ハウジング側の大径部の軸方向長
S1,S2 シール面(シール部)
X Oリング収容部の径方向の幅
DESCRIPTION OF
32 O-ring (seal member)
33
37 steps (second step)
38 O-ring housing (seal member housing)
39
X O-ring housing width in the radial direction
Claims (3)
前記ブラケットは、前記被装着対象部材と接合される側の端部に、直径を異にする小径部と大径部にて形成された第1段部を有し、
前記被装着対象部材は、前記ブラケットと接合される側の端部に、直径を異にする大径部と小径部にて形成され、前記ブラケットを該被装着対象部材に取り付けたとき、前記第1段部との間に空隙を形成する第2段部を有し、
前記空隙は、前記ブラケットと前記被装着対象部材を気密状態に接合するためのシール部材が配置されるシール部材収容部を構成することを特徴とするブラシレスモータ。 A brushless motor provided with a bracket that is attached to the end of the motor case and is joined to a member to be mounted in an airtight state,
The bracket has a first step portion formed by a small diameter portion and a large diameter portion having different diameters at an end portion on a side to be joined to the mounting target member,
The attachment target member is formed with a large-diameter portion and a small-diameter portion having different diameters at an end portion on a side to be joined to the bracket, and when the bracket is attached to the attachment target member, Having a second step part that forms a gap with the first step part,
The brushless motor is characterized in that the gap constitutes a seal member housing portion in which a seal member for joining the bracket and the mounting target member in an airtight state is disposed.
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