JP2013090532A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置の放熱性確保はもちろんのこと、モータケースに制御装置を収容する収容部材を連結する構造であっても、製造工程を簡素化しつつ製造コストを低減し、さらには小型化・軽量化を図る。
【解決手段】鋼板をプレス成形して筒状に形成し、内部にステータコア４２を固定したモータケース４１を設け、モータケース４１の軸方向一側に、ロータ４５に固定される回転軸４６の先端側を回転自在に支持するブラケット４８を設け、モータケース４１の軸方向他側に、ロータ４５を駆動制御する制御装置５２を収容し、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材５１を設け、制御装置５２は、収容部材５１の底部５１ｂ側に配置されるパワー系基板５３と、収容部材５１の開口側に配置される制御系基板５４とを備え、パワー系基板５３に、収容部材５１に接触するよう半導体スイッチング素子ＳＷを配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステータコアと、ステータコア内で回転するロータとを備え、特に車載用の駆動源として用いて好適なブラシレスモータに関する。

従来、自動車等の車両には、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が搭載され、この電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵をアシストするようになっている。電動パワーステアリング装置は、駆動源として制御性能に優れたブラシレスモータを採用しており、これにより、ブラシレスモータをステアリングホイールの操舵角に応じて正逆方向に精度良く制御することで、運転者に対して適度な操作フィーリングを与えられるようにしている。このような電動パワーステアリング装置の駆動源として採用されるブラシレスモータとしては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。

特許文献１に記載された電動モータ（ブラシレスモータ）は、筒状に形成されたアルミニウム製のモータハウジング（モータケース）を備え、当該モータハウジングの内部には固定子（ステータコア）が固定されている。また、固定子の内側には出力軸（回転軸）を有する回転子（ロータ）が回転自在に設けられている。固定子には、インシュレータを介してＵ，ＶおよびＷの３相の電機子巻線（コイル）が巻回され、これら３相の電機子巻線に交互に駆動電流を供給することで、回転子（出力軸）が正方向または逆方向に回転するようになっている。

モータハウジングの後端側には、大電流基板を介してアルミニウム製のカバー（収容部材）が取り付け固定され、当該カバーの内部には絶縁多層基板（制御装置）が収容されている。大電流基板には半導体スイッチング素子や導電板等が実装され、絶縁多層基板にはパワー回路の構成部品の一部である半導体スイッチング素子や電界コンデンサやシャント抵抗等の電子部品が実装されている。

特開２００８−１７４０９７号公報（図１，図２）

しかしながら、上述の特許文献１に記載された技術によれば、モータケースおよび収容部材のそれぞれをアルミニウム製としているため、収容部材に収容した制御装置の放熱性には優れるものの、モータケースや収容部材を鋳造成形した後に、モータケースの内周面（ステータコアの固定部）や、互いに突き合わせられる当接面等を研削し、これにより正規の寸法とする寸法出し作業（二次作業）が必要となる。したがって、製造工程の煩雑化を招くばかりか製造コストが高くなるという問題を生じ、さらにはモータケースや収容部材を肉厚とせざるを得ず、モータの体積が増加するという問題も生じ得る。

本発明の目的は、制御装置の放熱性確保はもちろんのこと、モータケースに制御装置を収容する収容部材を連結する構造であっても、製造工程を簡素化しつつ製造コストを低減でき、さらには小型化・軽量化を図ることが可能なブラシレスモータを提供することにある。

本発明のブラシレスモータは、ステータコアと、前記ステータコア内で回転するロータとを備えたブラシレスモータであって、鋼板をプレス成形して筒状に形成され、内部に前記ステータコアが固定されるモータケースと、前記モータケースの軸方向一側に設けられ、前記ロータに固定される回転軸の先端側を回転自在に支持する支持部材と、前記モータケースの軸方向他側に設けられ、前記ロータを駆動制御する制御装置を収容し、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材とを有し、前記制御装置は、前記収容部材の底部側に配置されるパワー系基板と、前記収容部材の開口側に配置される制御系基板とを備え、前記パワー系基板に、前記収容部材に接触するようパワー系電子部品を配置することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記モータケースの軸方向他側に底壁を一体に設け、前記底壁に前記回転軸の基端側が貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔から延出された前記回転軸の基端側に、前記回転軸の回転を検出する磁気式回転センサを配置することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記モータケースに前記回転軸の基端側を回転自在に支持する軸受が装着される軸受支持部を設け、前記底壁から軸方向一側にオフセットするよう前記底壁と前記軸受支持部とで形成された円柱状空間を設け、前記磁気式回転センサを構成するセンサマグネット部を前記円柱状空間内に配置することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記ステータコアと前記底壁との間に形成される環状空間に前記ステータコアに巻回されるコイルの端部が接続される集電装置を設け、前記底壁に部分的に形成された底穴を介して前記集電装置と前記制御装置とを電気的に接続することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記モータケースと前記収容部材との間に、前記モータケースと前記収容部材とを連結する印籠嵌合部を設け、前記印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路をラビリンス形状に形成することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路にシール部材を配置した状態のもとで、前記モータケースと前記収容部材とを連結することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記モータケースの前記収容部材寄りの外周面に、前記収容部材に設けた収容部材側固定部に固定されるモータケース側固定部を固着することを特徴とする。

本発明のブラシレスモータは、前記ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置の駆動源であることを特徴とする。

本発明のブラシレスモータによれば、鋼板をプレス成形して筒状に形成し、内部にステータコアを固定したモータケースを設け、モータケースの軸方向一側に、ロータに固定される回転軸の先端側を回転自在に支持する支持部材を設け、モータケースの軸方向他側に、ロータを駆動制御する制御装置を収容し、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材を設け、制御装置は、収容部材の底部側に配置されるパワー系基板と、収容部材の開口側に配置される制御系基板とを備え、パワー系基板に、収容部材に接触するようパワー系電子部品を配置する。これにより、ブラシレスモータを、鋼板を筒状にプレス成形したモータケースと、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材とで形成できる。したがって、制御装置の放熱性を充分に確保することができるとともに、従前のアルミニウム製のモータケースに比して、寸法出し作業（二次作業）が不要になる等、製造工程を簡素化しつつ製造コストを低減できる。また、肉厚とせざるを得ない従前のアルミニウム製のモータケースに比して、鋼板を用いるのでモータケースを薄肉化することができ、ひいてはブラシレスモータの小型化・軽量化を図ることができる。

本発明のブラシレスモータによれば、モータケースの軸方向他側に底壁を一体に設け、底壁に回転軸の基端側が貫通する貫通孔を設け、貫通孔から延出された回転軸の基端側に、回転軸の回転を検出する磁気式回転センサを配置するので、鋼板の底壁（磁性材料）によって、ブラシレスモータの駆動時に発生する磁気の外部への漏洩を遮断することができる。これにより、磁気式回転センサの誤作動を確実に防止し、磁気式回転センサの検出精度が低下するのを抑制できる。

本発明のブラシレスモータによれば、モータケースに回転軸の基端側を回転自在に支持する軸受が装着される軸受支持部を設け、底壁から軸方向一側にオフセットするよう底壁と軸受支持部とで形成された円柱状空間を設け、磁気式回転センサを構成するセンサマグネット部を円柱状空間内に配置するので、モータケースと収容部材とを連結するときに、収容部材とセンサマグネット部とが不用意に接触することを抑制でき、ひいてはセンサマグネット部の脱落等を未然に防ぐことができる。また、ブラシレスモータを形成するモータケース側の軸方向最大突出部の寸法を小さくすることができる。

本発明のブラシレスモータによれば、ステータコアと底壁との間に形成される環状空間にステータコアに巻回されるコイルの端部が接続される集電装置を設け、底壁に部分的に形成された底穴を介して集電装置と制御装置とを電気的に接続するので、ブラシレスモータを組み立てる際に、収容部材をモータケースに被せるようにすることで、集電装置と制御装置との電気的接続を容易に行うことができる。

本発明のブラシレスモータによれば、モータケースと収容部材との間に、モータケースと収容部材とを連結する印籠嵌合部を設け、印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路をラビリンス形状に形成するので、印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路を迷路状のジグザグ形状にでき、雨水や塵埃等を浸入し難くすることができる。

本発明のブラシレスモータによれば、印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路にシール部材を配置した状態のもとで、モータケースと収容部材とを連結するので、ラビリンス形状とシール部材とによって、より充分なシール性を確保することができる。

本発明のブラシレスモータによれば、モータケースの収容部材寄りの外周面に、収容部材に設けた収容部材側固定部に固定されるモータケース側固定部を固着するので、モータケースの軸方向他側に制御装置を収容した収容部材の固定を強固なものとすることができる。

本発明のブラシレスモータによれば、ブラシレスモータを電動パワーステアリング装置の駆動源として用いるので、低騒音，低振動，低コスト化や軽量化が求められる電動パワーステアリング装置にも対応可能となる。これにより、低価格かつ低燃費が必須の軽自動車等にも容易に搭載することができる。

本発明に係る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の概要を説明する説明図である。 図１のブラシレスモータの詳細構造を示す断面図である。 図１のブラシレスモータを分解して示す分解斜視図である。 モータケース側固定部のモータケースへの固着手順を説明する説明図である。 モータケースと収容部材との連結部分を示す部分拡大断面図である。 図５の破線円Ａ部の拡大断面図である。 モータケースと収容部材との連結手順を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係る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の概要を説明する説明図を、図２は図１のブラシレスモータの詳細構造を示す断面図を、図３は図１のブラシレスモータを分解して示す分解斜視図を、図４はモータケース側固定部のモータケースへの固着手順を説明する説明図を、図５はモータケースと収容部材との連結部分を示す部分拡大断面図を、図６は図５の破線円Ａ部の拡大断面図を、図７はモータケースと収容部材との連結手順を説明する説明図をそれぞれ表している。

図１に示すように、自動車等の車両の車体（図示せず）には、電動パワーステアリング装置１０が搭載され、当該電動パワーステアリング装置１０は、運転者により操作されるステアリングホイール１１が連結されたステアリングシャフト１２による前輪１３の操舵をアシストするようになっている。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１２の途中に設けられ、図示しない車室内の所定箇所に搭載される、所謂コラムアシスト式となっている。

ステアリングシャフト１２の前輪１３側（図中下方側）には、ユニバーサルジョイント１４を介してピニオン１５が設けられ、当該ピニオン１５は、タイロッド１６に一体的に形成されたラック１７に噛み合わされている。なお、これらの機構は図示しないハウジング内に設置されている。これにより、ステアリングホイール１１の操舵（回転運動）が、ステアリングシャフト１２，ユニバーサルジョイント１４，ピニオン１５およびラック１７を介して、タイロッド１６の左右方向への移動（直線運動）に変換され、その結果、前輪１３が左方向または右方向に操舵されるようになっている。

電動パワーステアリング装置１０は、駆動源であるブラシレスモータ２０と、当該ブラシレスモータ２０の回転を減速して高トルク化する減速機構３０とを備えている。ブラシレスモータ２０は、モータ部４０とコントローラ部５０とを備え、これらのモータ部４０およびコントローラ部５０は、互いに機械的に連結されて一体化されている。

コントローラ部５０には接続コネクタＣＮが設けられ、当該接続コネクタＣＮには、車載バッテリ１８からの配線が電気的に接続されている。これにより、イグニッションスイッチ（図示せず）をオン操作することで、コントローラ部５０に駆動電流が供給される。また、接続コネクタＣＮには、ステアリングシャフト１２に設けたトルクセンサからの配線等（図示せず）も電気的に接続されている。これにより、コントローラ部５０は、トルクセンサからの検出信号に基づいてブラシレスモータ２０のアシスト量（回転数等）を演算し、この演算結果が反映された駆動電流をブラシレスモータ２０に供給するようになっている。

減速機構３０は、ブラシレスモータ２０の回転軸４６と後述する連結部材４７により一体回転可能に設けられたウォーム３１と、当該ウォーム３１と噛み合ってステアリングシャフト１２と一体回転するウォームホイール３２とを備えている。これらのウォーム３１およびウォームホイール３２は、減速機ケース３３内に収容され、当該減速機ケース３３は、ブラシレスモータ２０の支持部材としてのブラケット４８に連結されている。これにより、ブラシレスモータ２０の回転軸４６の回転が減速されて高トルク化され、ウォームホイール３２を介してステアリングシャフト１２に伝達される。

図２に示すように、ブラシレスモータ２０を形成するモータ部４０は、磁性材料である鋼板をプレス成形（深絞り成形）することで、有底筒状に形成されたモータケース４１を備えている。モータケース４１は、本体筒部４１ａ，第１底壁（底壁）４１ｂ，第２底壁（底壁）４１ｃ，第３底壁（底壁）４１ｄおよび第４底壁（底壁）４１ｅを備えており、本体筒部４１ａの軸方向一側（図中下側）は開口されている。一方、本体筒部４１ａの軸方向他側（図中上側）は、各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅによって閉塞されている。また、第３，第４底壁４１ｄ，４１ｅによって、後述する第２軸受Ｂ２の軸受支持部ＢＳが形成されており、この軸受支持部ＢＳは第１底壁４１ｂよりもモータケース４１の開口側に配置されており、これによりモータケース４１の第１底壁４１ｂ側の内面側には、環状空間ＡＳが形成されている。

本体筒部４１ａの内部には、円環状に形成されたステータコア４２が固定されており、当該ステータコア４２には、プラスチック等の非磁性体よりなるインシュレータ４２ａを介して、Ｕ，ＶおよびＷ相のコイル４２ｂが所定の巻き方および巻数でそれぞれ巻回されている。

ステータコア４２と第１底壁４１ｂとの間、つまり環状空間ＡＳには、ステータコア４２と同様に円環状に形成された集電装置としてのバスバーユニット４３が設けられ、当該バスバーユニット４３の内部には、複数の導電板Ｐがインサート成形により埋設されている。各導電板Ｐの一端側には、Ｕ，ＶおよびＷ相のコイル４２ｂの端部がそれぞれ電気的に接続され、各導電板Ｐの他端側には、Ｕ，ＶおよびＷ相のコイル４２ｂに対応した３つの接続端子４４ａ（図３参照）を備えたターミナルソケット４４が電気的に接続されている。

ターミナルソケット４４には、各接続端子４４ａがインサート成形によって埋設されており、当該ターミナルソケット４４は、第１底壁４１ｂに部分的に形成された略円弧形状の底穴４１ｆ（図４参照）を貫通し、当該底穴４１ｆに固定されている。これにより、Ｕ，ＶおよびＷ相のコイル４２ｂと、収容部材５１に収容された制御装置５２とは底穴４１ｆを介して電気的接続を容易に行うことが可能となっている。

ステータコア４２の内側には、微小隙間（エアギャップ）を介してロータ４５が設けられ、当該ロータ４５は、Ｕ，ＶおよびＷ相のコイル４２ｂへの駆動電流の供給により、正逆方向に回転するようになっている。ロータ４５は、環状に形成された複数の永久磁石４５ａを積層して形成され、各永久磁石４５ａは、薄肉の鋼板よりなるロータケース４５ｂによって覆われている。

ロータ４５の回転中心、つまり各永久磁石４５ａの回転中心には、回転軸４６が貫通して固定され、当該回転軸４６はロータ４５と一体回転するようになっている。回転軸４６の先端側（図中下側）は、モータケース４１の開口側を閉塞するブラケット４８に設けた第１軸受Ｂ１により、回転自在に支持されている。ここで、第１軸受Ｂ１としてはボールベアリング（詳細図示せず）を用いている。

回転軸４６の先端側は、ブラケット４８を介してモータケース４１の外部に延出されており、回転軸４６のモータケース４１の外部に延出した先端部分には、筒状に形成された連結部材４７が嵌合固定されている。連結部材４７の径方向内側には、複数の凹凸よりなるセレーション部４７ａが形成され、当該セレーション部４７ａには、ウォーム３１のウォーム軸３１ａの基端側（図１中右側）の外周面に設けられた図示しないセレーション部が嵌合固定され、これにより回転軸４６とウォーム３１とが一体回転可能となっている。

回転軸４６の基端側（図中上側）は、第４底壁４１ｅに形成された貫通孔４１ｇ（図４参照）を貫通してモータケース４１の外部に延出されており、回転軸４６のモータケース４１の外部に延出した基端部分には、磁気式回転センサＳＥを構成する回転方向に２極に着磁されたマグネットを備えるセンサマグネット部ＭＧが一体回転可能に嵌合装着されている。センサマグネット部ＭＧは、その殆どがモータケース４１の第１底壁４１ｂから軸方向一側にオフセットして、第２底壁４１ｃと第４底壁４１ｅ（軸受支持部ＢＳ）とで形成された円柱状空間ＣＳ内に配置されるとともに、回転軸４６に装着される部分の端部が貫通孔４１ｇ内に至るようになっており、これにより、モータ部４０、つまりブラシレスモータ２０のモータケース４１側の軸方向最大突出部の寸法を小さくすることができるとともに、センサマグネット部ＭＧの嵌合強度も保つことができるようになっている。また、例えば、モータ部４０とコントローラ部５０とを連結するときに、コントローラ部５０とセンサマグネット部ＭＧとが不用意に接触することを抑制し、ひいてはセンサマグネット部ＭＧの脱落を未然に防ぐようにしている。

また、第３，第４底壁４１ｄ，４１ｅによって形成された軸受支持部ＢＳには第２軸受（軸受）Ｂ２が装着されており、当該第２軸受Ｂ２は、回転軸４６の基端側を回転自在に支持している。ここで、第２軸受Ｂ２としてはボールベアリング（詳細図示せず）を用いている。

このように、モータケース４１の内側と外側との間に、鋼材よりなる各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅを配置し、これによりモータケース４１内で発生した磁気を外部に漏洩し難くしている。よって、磁気による磁気式回転センサＳＥへの悪影響を抑制できるので、磁気式回転センサＳＥとモータ部４０とを近接配置し、これによりブラシレスモータ２０の軸方向長さの増大を最小限に抑えている。

モータケース４１の軸方向一側、つまり開口側は、鋳造成形により略円盤状に形成されたアルミニウム製のブラケット４８によって閉塞されている。ブラケット４８は、モータケース４１の開口部分に印籠嵌合される嵌合筒部４８ａと、モータケース４１のフランジ部４１ｈに突き当てられる突当部４８ｂとを備えている。ブラケット４８の突当部４８ｂから径方向外側に延出して形成された複数のブラケット側第１延出部４８ｄにはネジ孔（図示せず）が設けられ、図３に示すように、モータケース４１のフランジ部４１ｈから径方向外側に延出して形成された複数のフランジ側第１延出部４１ｊとブラケット側第１延出部４８ｄとを突き当てた状態のもとで締結ネジＳ１をフランジ側第１延出部４１ｊのネジ孔４１ｋよりネジ結合させて、モータケース４１とブラケット４８とを連結している。これにより、ブラケット４８をモータケース４１に対して精度良く位置決めすることができる。また、ブラケット４８の中心部分には、第１軸受Ｂ１が固定される軸受固定筒部４８ｃが設けられ、ブラケット４８は第１軸受Ｂ１を介して回転軸４６を回転自在に支持するようになっている。

また、モータケース４１のフランジ部４１ｈから径方向外側に延出して形成された複数のフランジ側第２延出部４１ｍには孔部４１ｎが設けられている。さらに、ブラケット４８には、突当部４８ｂから径方向外側に延出するよう複数のブラケット側第２延出部４８ｅが設けられ、このブラケット側第２延出部４８ｅには、フランジ側第２延出部４１ｍの孔部４１ｎと対向し得る孔部（図示せず）が設けられている。そして、フランジ側第２延出部４１ｍとブラケット側第２延出部４８ｅとを突き当てた状態のもとで、図示しない締結ネジをフランジ側第２延出部４１ｍの孔部４１ｎ側から貫通させて、減速機ケース３３（図１参照）にネジ結合させることで、ブラシレスモータ２０と減速機構３０とを連結するようになっている。

なお、符号４８ｆはこのブラシレスモータ２０（ブラケット４８）を減速機構３０に組付ける際に減速機構３０の減速機ケース３３と印籠嵌合する嵌合部であり、この嵌合部４８ｆには減速機構３０との間をシールするＯリング等のシール部材（図示せず）を配設するための環状凹溝４８ｇが設けられている。

図３および図４に示すように、モータケース４１の各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ側の外周面、つまり本体筒部４１ａの収容部材５１寄りの外周面には、本体筒部４１ａの周方向に沿うよう３つのモータケースブラケット（モータケース側固定部）４９が設けられている。各モータケースブラケット４９は、本体筒部４１ａの周方向に沿ってそれぞれ略９０°間隔で設けられ、それぞれ同じ形状に形成されている。

各モータケースブラケット４９は、モータケース４１と同じ素材の鋼板をプレス成形することにより略Ｌ字形状に形成され、本体筒部４１ａに固着される固着部４９ａと、収容部材５１の収容部材側固定部５１ｅに固定される固定部４９ｂとを備えている。固定部４９ｂには、モータケース４１と収容部材５１とを連結して固定するための固定ネジＳ２が貫通するネジ孔４９ｃが設けられている。また、固着部４９ａと固定部４９ｂとの間には、一対の補強リブ４９ｄが設けられ、これによりモータケースブラケット４９の強度が高められて、外力によって変形するのを防止している。

図４に示すように、固着部４９ａは、本体筒部４１ａに密着できるように、本体筒部４１ａの曲率半径と同じ曲率半径となるよう湾曲形状に形成されている。これにより、固着部４９ａと本体筒部４１ａとの間に隙間が生じないようにしている。ここで、モータケースブラケット４９は、モータケース４１に対して溶接によって固着されるが、具体的には、図中破線矢印に示すように、まず本体筒部４１ａの所定箇所に固着部４９ａを臨ませて、固着部４９ａを本体筒部４１ａに密着させる。そして、その状態のもとで溶接工具Ｔ１を用いて必要箇所をスポット溶接する。

なお、モータケースブラケット４９とモータケース４１とは、それぞれ同じ素材の鋼板により形成しているため、両者を容易にかつ強固に固着できるようになっている。ただし、モータケースブラケット４９とモータケース４１とを固着するための固着手段としては、上述のようなスポット溶接に限らず、例えばアーク溶接等の他の溶接方法であっても良い。さらには、必要とされる固着強度が得られるのであれば、ネジ部材等の固着手段を用いても良い。

これにより、モータケース４１とモータケースブラケット４９との固着は強固なものとなるため、モータケース４１と収容部材５１との連結も強固なものとなり、当該連結部からの騒音や振動等の発生を効果的に抑制することができる。

図２に示すように、ブラシレスモータ２０を形成するコントローラ部５０は、アルミニウム製の収容部材５１を備えている。収容部材５１は、モータケース４１の軸方向他側（図中上側）に設けられ、筒部５１ａおよび底部５１ｂを有する有底筒状に形成されている。収容部材５１の内部には、モータ部４０のロータ４５を駆動制御するための制御装置５２が収容されている。

筒部５１ａには端子引出孔５１ｃが形成されており、当該端子引出孔５１ｃは、回転軸４６の軸方向と直交する方向に開口している。端子引出孔５１ｃには、接続コネクタＣＮを形成する樹脂製のコネクタ接続部５１ｄが取り付けられ、当該コネクタ接続部５１ｄには、車載バッテリ１８（図１参照）やトルクセンサからの配線を有する車体側コネクタ（図示せず）が接続されるようになっている。

図３に示すように、筒部５１ａのモータケース４１寄りの外周面には、筒部５１ａの周方向に沿うよう３つの収容部材側固定部５１ｅ（図示では２つのみ示す）が、筒部５１ａの径方向に向けて突出するよう設けられている。各収容部材側固定部５１ｅは、本体筒部４１ａの周方向に沿ってそれぞれ略９０°間隔で、各モータケースブラケット４９に対応して設けられている。各収容部材側固定部５１ｅは、それぞれ筒部５１ａに一体成形され、何れも同じ形状となっている。また、各収容部材側固定部５１ｅには、図５に示すように、モータケース４１と収容部材５１とを連結して固定するための固定ネジＳ２がネジ結合される雌ネジ部５１ｆが形成されている。

図２に示すように、収容部材５１の内部に収容される制御装置５２は、収容部材５１の底部５１ｂ側（図中上側）に配置されるパワー系基板５３と、収容部材５１の開口側（図中下側）に配置される制御系基板５４とを備えている。パワー系基板５３には、パワー系電子部品としての複数の半導体スイッチング素子ＳＷや、コンデンサやシャント抵抗（何れも図示せず）等の電子部品が実装されている。そして、各半導体スイッチング素子ＳＷは底部５１ｂに接触するよう配置されており、ブラシレスモータ２０の駆動時に発生した熱を、収容部材５１を介して外部に放散できるようにしている。つまり、収容部材５１はヒートシンクとしての機能を有しており、収容部材５１をアルミニウム製とすることで、パワー系電子部品の熱を外部に放散し易いヒートシンクとして機能するようにしている。

パワー系基板５３には、モータ部４０側の各接続端子４４ａが差し込まれる３つのメス型端子５３ａ（図示では１つのみ示す）が電気的に接続して設けられている。各メス型端子５３ａには、モータケース４１と収容部材５１とを連結する際に、各接続端子４４ａがそれぞれ対応して差し込まれるようになっている。

パワー系基板５３には、複数の接続端子５３ｂ（図示では１つのみ示す）の基端側が電気的に接続して設けられ、各接続端子５３ｂの他端側は、端子引出孔５１ｃを介してコネクタ接続部５１ｄの内部に露出している。そして、各接続端子５３ｂには、コネクタ接続部５１ｄに車体側コネクタを接続することで、車載バッテリ１８（図１参照）やトルクセンサからの配線と電気的に接続されるようになっている。

パワー系基板５３には、さらに複数の接続線５３ｃ（図示では１つのみ示す）の一端側が電気的に接続されており、各接続線５３ｃの他端側は、制御系基板５４に電気的に接続されている。これにより、制御系基板５４に給電したり、制御系基板５４からの制御信号をパワー系基板５３に伝送したりするようになっている。

制御系基板５４は、モータケース４１の第１底壁４１ｂに臨んでおり、制御系基板５４における第１底壁４１ｂ側の略中央部分には、磁気式回転センサＳＥを構成するＭＲセンサ５４ａが実装されている。ここで、磁気式回転センサＳＥは、ＭＲセンサ５４ａと回転軸４６に装着されたセンサマグネット部ＭＧとから構成され、両者は微小距離（エアギャップ）をもって対向配置されている。磁気式回転センサＳＥは非接触式であり、ＭＲセンサ５４ａは、センサマグネット部ＭＧの回転によってパルス信号を発生し、当該パルス信号を制御系基板５４に実装したＣＰＵ（図示せず）に伝送するようになっている。つまりＣＰＵは、ＭＲセンサ５４ａからのパルス信号のパルス数をカウントすることで回転軸４６の回転角度を算出でき、また、パルス信号の出現タイミングを見ることで回転軸４６の回転数を算出できるようになっている。

図５および図６に示すように、モータケース４１と収容部材５１との間には、モータケース４１と収容部材５１とを連結する印籠嵌合部６０が設けられている。印籠嵌合部６０は、モータケース側段差部６１，収容部材側段差部６２および各段差部６１，６２間に配置されるＯリング（シール部材）６３を備え、外部からの雨水や塵埃等の浸入を防止するシール機構として機能している。これにより、印籠嵌合部６０は、制御装置５２が損傷したり、磁気式回転センサＳＥの検出精度が低下したりするのを防止している。また、本実施の形態では、モータケース４１の印籠嵌合部６０側に各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅを設けており、各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅにより、モータケース４１内への雨水や塵埃等の浸入をより確実に阻止できるようにしている。

モータケース４１側の印籠嵌合部６０を形成するモータケース側段差部６１は、本体筒部４１ａの収容部材５１寄り（第１底壁４１ｂ寄り）に設けられ、モータケース４１の径方向内側に窪んで円環状に設けられている。モータケース側段差部６１は、モータケース４１の外周面を形成するモータケース側嵌合部６１ａと、当該モータケース側嵌合部６１ａよりも軸方向他側（図中上側）に設けられ、モータケース側嵌合部６１ａよりも小径となった小径部６１ｂとを備えている。また、モータケース側嵌合部６１ａと小径部６１ｂとの間には、モータケース４１の径方向に延びる壁部６１ｃが設けられている。

収容部材５１側の印籠嵌合部６０を形成する収容部材側段差部６２は、筒部５１ａのモータケース４１寄り（収容部材側固定部５１ｅ寄り）に設けられ、収容部材５１の径方向外側に窪んで円環状に設けられている。収容部材側段差部６２は、モータケース側嵌合部６１ａに外嵌される収容部材側嵌合部６２ａと、当該収容部材側嵌合部６２ａよりも軸方向他側（図中上側）に設けられ、小径部６１ｂに向けて突出した突出部６２ｂとを備えている。ここで、突出部６２ｂの突出高さは、モータケース４１側に設けた壁部６１ｃの長さ寸法よりも小さく設定されている。つまり、突出部６２ｂの突出高さは、小径部６１ｂ（モータケース４１）に接触しない高さ寸法に設定されている。

Ｏリング６３は、可撓性を有する弾性材料（ゴム材料等）によって、断面が円形形状に形成されている。Ｏリング６３は、モータケース側段差部６１と収容部材側段差部６２との間、つまり印籠嵌合部６０の外側と内側とを結ぶ経路に、径方向に押圧された状態（弾性変形状態）のもとで配置されている。具体的には、モータケース側嵌合部６１ａ，小径部６１ｂ，壁部６１ｃ，収容部材側嵌合部６２ａおよび突出部６２ｂによって形成された環状の空間Ｓに、Ｏリング６３は配置されている。これによりＯリング６３は、モータケース側段差部６１と収容部材側段差部６２との双方に密着し、モータケース４１と収容部材５１との間を確実に密封するようになっている。ここで、Ｏリング６３は弾性変形可能であるため、モータケース側段差部６１および収容部材側段差部６２の径方向寸法の誤差を吸収できるようになっている。

また、径方向内側に窪んだモータケース側段差部６１と、径方向外側に窪んだ収容部材側段差部６２とを対向配置させることで、印籠嵌合部６０の外側と内側とを結ぶ経路を容易にラビリンス形状、つまり迷路状のジグザグ形状（図６中破線矢印参照）に形成しており、これにより、印籠嵌合部６０の外側から内側への雨水や塵埃等の浸入を充分に阻止するようにしている。したがって、ブラシレスモータ２０の防水／防塵機能の仕様（程度）によっては、ラビリンス形状のみで充分であり、本ブラシレスモータ２０が被水環境に配置される場合や塵埃環境に配置される等、適宜Ｏリング６３を選択的に配置可能とされている。

ここで、モータケース４１と収容部材５１との位置決め、つまりモータケース４１に対する収容部材５１の装着深さは、モータケース４１のモータケースブラケット４９と収容部材５１の収容部材側固定部５１ｅとの接触によって設定される。これにより、モータケース側段差部６１の壁部６１ｃと、収容部材側段差部６２の突出部６２ｂとによって、Ｏリング６３が押し潰されて損傷するようなことは無い。

次に、以上のように形成したブラシレスモータ２０の組み立て手順について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、図３に示すように、それぞれ別の組み立て工程で組み立てたモータ部４０およびコントローラ部５０を準備する。また、Ｏリング６３，３つの固定ネジＳ２および各固定ネジＳ２を締結するための締結工具Ｔ２（図７参照）を準備する。ここで、各固定ネジＳ２は特殊ネジであって、汎用のプラスネジやマイナスネジでは無く、図７に示すようにネジ頭部が略星形の凹部となっている。よって、締結工具Ｔ２は各固定ネジＳ２専用の特殊工具となっている。このようにブラシレスモータ２０は、容易には分解できないようになっている（非分解式）。

そして、図３に示すように、モータ部４０の軸芯とＯリング６３の軸芯とを合わせるようにして、Ｏリング６３をモータ部４０のモータケース側段差部６１に装着する。ここで、Ｏリング６３のシール性を確実なものとするために、当該Ｏリング６３には捻れが生じないようにする。その後、Ｏリング６３を装着したモータ部４０の軸芯とコントローラ部５０の軸芯とを合わせるようにして、コントローラ部５０をモータ部４０に被せるようにする。ここで、コントローラ部５０の各収容部材側固定部５１ｅを、モータ部４０の各モータケースブラケット４９のそれぞれに対向させる。すると、図２に示すように、制御装置５２の各メス型端子５３ａとターミナルソケット４４の各接続端子４４ａとがそれぞれ対向するようになる。

次いで、モータ部４０にコントローラ部５０を臨ませて、モータケース４１のモータケース側嵌合部６１ａに収容部材５１の収容部材側嵌合部６２ａを印籠嵌合（外嵌）させていく。これによりＯリング６３が、モータケース側段差部６１と収容部材側段差部６２とで囲まれた空間Ｓ内に収容され、印籠嵌合部６０がシール機構として機能するようになる（図６参照）。また、印籠嵌合部６０がシール機構として機能するとともに、各接続端子４４ａが各メス型端子５３ａにそれぞれ入り込んで電気的に接続される。

その後、さらにモータケース４１と収容部材５１との印籠嵌合を進めていくことで、収容部材５１の各収容部材側固定部５１ｅと、各モータケースブラケット４９の各固定部４９ｂとを接触させる。これにより、モータケース４１への収容部材５１の印籠嵌合が完了する。ここで、モータケース４１への収容部材５１の印籠嵌合の完了に伴い、磁気式回転センサＳＥのセンサマグネット部ＭＧとＭＲセンサ５４ａとの離間距離（図２参照）が最適化され、両者は微小距離（エアギャップ）をもって対向配置するようになっている。

そして、図５および図７に示すように、各固定ネジＳ２をそれぞれモータケースブラケット４９のネジ孔４９ｃに挿通しつつ、締結工具Ｔ２を用いて各固定ネジＳ２をそれぞれ収容部材側固定部５１ｅの雌ネジ部５１ｆにネジ結合させる。これにより、モータケース４１と収容部材５１とが連結され、ひいてはモータ部４０とコントローラ部５０とが一体化してブラシレスモータ２０が完成する。

その後、完成したブラシレスモータ２０は、モータケース４１のフランジ部４１ｈから径方向外側に延出して形成された複数のフランジ側第２延出部４１ｍの孔部４１ｎと、ブラケット４８の突当部４８ｂから径方向外側に延出して形成された複数のブラケット側第２延出部４８ｅの孔部（図示せず）とを介して、図示しない締結ネジにより減速機構３０の減速機ケース３３に連結される。

以上詳述したように、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、鋼板をプレス成形して筒状に形成し、内部にステータコア４２を固定したモータケース４１を設け、モータケース４１の軸方向一側に、ロータ４５に固定される回転軸４６の先端側を回転自在に支持するブラケット４８を設け、モータケース４１の軸方向他側に、ロータ４５を駆動制御する制御装置５２を収容し、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材５１を設け、制御装置５２は、収容部材５１の底部５１ｂ側に配置されるパワー系基板５３と、収容部材５１の開口側に配置される制御系基板５４とを備え、パワー系基板５３に、収容部材５１に接触するよう半導体スイッチング素子ＳＷを配置した。

これにより、ブラシレスモータ２０を、鋼板を筒状にプレス成形したモータケース４１と、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材５１とで形成できる。したがって、制御装置５２の放熱性を充分に確保することができるとともに、従前のアルミニウム製のモータケースに比して、寸法出し作業（二次作業）が不要になる等、製造工程を簡素化しつつ製造コストを低減できる。また、肉厚とせざるを得ない従前のアルミニウム製のモータケースに比して、鋼板を用いるのでモータケース４１を薄肉化することができ、ひいてはブラシレスモータ２０の小型化・軽量化を図ることができる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、モータケース４１の軸方向他側に各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅを一体に設け、第４底壁４１ｅに回転軸４６の基端側が貫通する貫通孔４１ｇを設け、貫通孔４１ｇから延出された回転軸４６の基端側に、回転軸４６の回転を検出する磁気式回転センサＳＥを配置したので、鋼板の各底壁４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ（磁性材料）によって、ブラシレスモータ２０の駆動時に発生する磁気の外部への漏洩を遮断することができる。これにより、磁気式回転センサＳＥの誤作動を確実に防止し、磁気式回転センサＳＥの検出精度が低下するのを抑制できる。

さらに、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、モータケース４１に回転軸４６の基端側を回転自在に支持する第２軸受Ｂ２が装着される軸受支持部ＢＳを設け、第１底壁４１ｂから軸方向一側にオフセットするよう第２底壁４１ｃと軸受支持部ＢＳとで形成された円柱状空間ＣＳを設け、磁気式回転センサＳＥを構成するセンサマグネット部ＭＧを円柱状空間ＣＳ内に配置したので、モータケース４１と収容部材５１とを連結するときに、収容部材５１とセンサマグネット部ＭＧとが不用意に接触することを抑制でき、ひいてはセンサマグネット部ＭＧの脱落等を未然に防ぐことができる。また、ブラシレスモータ２０を形成するモータケース４１側（モータ部４０）の軸方向最大突出部の寸法を小さくすることができる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、ステータコア４２と第１底壁４１ｂとの間に形成される環状空間ＡＳにステータコア４２に巻回されるコイル４２ｂの端部が接続されるバスバーユニット４３を設け、第１底壁４１ｂに部分的に形成された底穴４１ｆを介してバスバーユニット４３と制御装置５２とを電気的に接続するようにしたので、ブラシレスモータ２０を組み立てる際に、収容部材５１をモータケース４１に被せるようにすることで、バスバーユニット４３と制御装置５２との電気的接続を容易に行うことができる。

さらに、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、モータケース４１と収容部材５１との間に、モータケース４１と収容部材５１とを連結する印籠嵌合部６０を設け、印籠嵌合部６０の外側と内側とを結ぶ経路をラビリンス形状に形成したので、印籠嵌合部６０の外側と内側とを結ぶ経路を迷路状のジグザグ形状にでき、雨水や塵埃等を浸入し難くすることができる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、印籠嵌合部６０の外側と内側とを結ぶ経路にＯリング６３を配置した状態のもとで、モータケース４１と収容部材５１とを連結したので、ラビリンス形状とＯリング６３とによって、より充分なシール性を確保することができる。

さらに、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、モータケース４１の収容部材５１寄りの外周面に、収容部材５１に設けた収容部材側固定部５１ｅに固定されるモータケースブラケット４９を固着したので、モータケース４１の軸方向他側に制御装置５２を収容した収容部材５１の固定を強固なものとすることができる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ２０によれば、ブラシレスモータ２０を電動パワーステアリング装置１０の駆動源として用いるので、低騒音，低振動，低コスト化や軽量化が求められる電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）にも対応可能となる。これにより、低価格かつ低燃費が必須の軽自動車等にも容易に搭載可能となる。

本発明は上記実施の形態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、上記実施の形態においては、ブラシレスモータ２０をステアリングシャフト１２の途中に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置１０に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、ピニオン１５（図１参照）をアシストする形式や、タイロッド１６（図１参照）をアシストする形式の電動パワーステアリング装置に適用することもできる。

また、上記実施の形態では、ブラシレスモータ２０を電動パワーステアリング装置１０の駆動源として用いた場合を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、オイルポンプモータ等のエンジン補機類の駆動源等にも用いることができる。

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１３ 前輪
１４ ユニバーサルジョイント
１５ ピニオン
１６ タイロッド
１７ ラック
１８ 車載バッテリ
２０ ブラシレスモータ（駆動源）
３０ 減速機構
３１ ウォーム
３１ａ ウォーム軸
３２ ウォームホイール
３３ 減速機ケース
４０ モータ部
４１ モータケース
４１ａ 本体筒部
４１ｂ 第１底壁（底壁）
４１ｃ 第２底壁（底壁）
４１ｄ 第３底壁（底壁）
４１ｅ 第４底壁（底壁）
４１ｆ 底穴
４１ｇ 貫通孔
４１ｈ フランジ部
４１ｊ フランジ側第１延出部
４１ｋ ネジ孔
４１ｍ フランジ側第２延出部
４１ｎ 孔部
４２ ステータコア
４２ａ インシュレータ
４２ｂ コイル
４３ バスバーユニット（集電装置）
４４ ターミナルソケット
４４ａ 接続端子
４５ ロータ
４５ａ 永久磁石
４５ｂ ロータケース
４６ 回転軸
４７ 連結部材
４７ａ セレーション部
４８ ブラケット（支持部材）
４８ａ 嵌合筒部
４８ｂ 突当部
４８ｃ 軸受固定筒部
４８ｄ ブラケット側第１延出部
４８ｅ ブラケット側第２延出部
４８ｆ 嵌合部
４８ｇ 環状凹溝
４９ モータケースブラケット（モータケース側固定部）
４９ａ 固着部
４９ｂ 固定部
４９ｃ ネジ孔
４９ｄ 補強リブ
５０ コントローラ部
５１ 収容部材
５１ａ 筒部
５１ｂ 底部
５１ｃ 端子引出孔
５１ｄ コネクタ接続部
５１ｅ 収容部材側固定部
５１ｆ 雌ネジ部
５２ 制御装置
５３ パワー系基板
５３ａ メス型端子
５３ｂ 接続端子
５３ｃ 接続線
５４ 制御系基板
５４ａ ＭＲセンサ
６０ 印籠嵌合部
６１ モータケース側段差部
６１ａ モータケース側嵌合部
６１ｂ 小径部
６１ｃ 壁部
６２ 収容部材側段差部
６２ａ 収容部材側嵌合部
６２ｂ 突出部
６３ Ｏリング（シール部材）
Ｐ 導電板
Ｓ 空間
ＡＳ 環状空間
ＢＳ 軸受支持部
ＣＳ 円柱状空間
Ｂ１ 第１軸受
Ｂ２ 第２軸受（軸受）
ＣＮ 接続コネクタ
ＳＥ 磁気式回転センサ
ＳＷ 半導体スイッチング素子（パワー系電子部品）
ＭＧ センサマグネット部
Ｓ１ 締結ネジ
Ｓ２ 固定ネジ
Ｔ１ 溶接工具
Ｔ２ 締結工具

Claims (8)

1. ステータコアと、前記ステータコア内で回転するロータとを備えたブラシレスモータであって、
   鋼板をプレス成形して筒状に形成され、内部に前記ステータコアが固定されるモータケースと、
   前記モータケースの軸方向一側に設けられ、前記ロータに固定される回転軸の先端側を回転自在に支持する支持部材と、
   前記モータケースの軸方向他側に設けられ、前記ロータを駆動制御する制御装置を収容し、有底筒状に形成されたアルミニウム製の収容部材とを有し、
   前記制御装置は、前記収容部材の底部側に配置されるパワー系基板と、前記収容部材の開口側に配置される制御系基板とを備え、前記パワー系基板に、前記収容部材に接触するようパワー系電子部品を配置することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記モータケースの軸方向他側に底壁を一体に設け、前記底壁に前記回転軸の基端側が貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔から延出された前記回転軸の基端側に、前記回転軸の回転を検出する磁気式回転センサを配置することを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項２記載のブラシレスモータにおいて、前記モータケースに前記回転軸の基端側を回転自在に支持する軸受が装着される軸受支持部を設け、前記底壁から軸方向一側にオフセットするよう前記底壁と前記軸受支持部とで形成された円柱状空間を設け、前記磁気式回転センサを構成するセンサマグネット部を前記円柱状空間内に配置することを特徴とするブラシレスモータ。
4. 請求項２または３記載のブラシレスモータにおいて、前記ステータコアと前記底壁との間に形成される環状空間に前記ステータコアに巻回されるコイルの端部が接続される集電装置を設け、前記底壁に部分的に形成された底穴を介して前記集電装置と前記制御装置とを電気的に接続することを特徴とするブラシレスモータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記モータケースと前記収容部材との間に、前記モータケースと前記収容部材とを連結する印籠嵌合部を設け、前記印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路をラビリンス形状に形成することを特徴とするブラシレスモータ。
6. 請求項５記載のブラシレスモータにおいて、前記印籠嵌合部の外側と内側とを結ぶ経路にシール部材を配置した状態のもとで、前記モータケースと前記収容部材とを連結することを特徴とするブラシレスモータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記モータケースの前記収容部材寄りの外周面に、前記収容部材に設けた収容部材側固定部に固定されるモータケース側固定部を固着することを特徴とするブラシレスモータ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置の駆動源であることを特徴とするブラシレスモータ。

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