JP2014011956A - モーター - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、安価に製造可能であり、長期間使用してもベルトの信頼性を確保することができるように構造が改善されたプーリーを有するモーターを提供することである
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るモーターは、ハウジングと、前記ハウジングの内部に固定されるステータと、前記ステータの中央に、回転軸によって回転可能に設けられるローターと、前記回転軸に連動回転するプーリーと、を含み、前記プーリーベルトが外周面に結合されるベルト歯と、前記ベルト歯の一側に、前記ベルト歯の径よりも大きい径を有するように形成されるフランジと、前記ベルト歯とフランジとの間に形成され、前記ベルト歯とフランジを離隔させるリリーフ溝と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、ブラシレスモーターに関するものである。

一般に、自動車の操向の安定性を確保するための装置として、別途の動力で補助する操向装置が用いられる。従来には、このような補助操向装置として油圧を用いた装置を使用したが、最近は、電力の損失が少なく、正確性に優れた電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が用いられている。

前記のような電動式操向装置（ＥＰＳ）は、車速センサー、トルクアングルセンサー、トルクセンサーなどで感知された運行条件に応じて、電子制御装置（ＥＣＵ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモーターを駆動して旋回安定性を保障し、迅速な復元力を提供することで、運転者が安全な走行ができるようにする。このようなＥＰＳシステムは、運転者が操向のためにハンドルを操作するトルクをモーターが補助することによって、より少ない力で操向操作ができるようにするが、前記モーターとしては、ＢＬＤＣモーターが用いられる。 ＢＬＤＣモーターは、ハウジングと、カバー部材との結合で、モーターの外観を形成し、前記ハウジングの内周面にはステータが設けられ、前記ステータの中央には前記ステータとの電磁気的相互作用によって回転可能に設置されるローターが設けられる。前記ローターは、回転軸によって回転可能に支持されるが、前記回転軸の上部には、車両の操向軸が連結されて、前記のように操向を補助する動力を提供する。

一方、前記カバー部材の内側には、磁気素子で形成される感知センサーが実装された印刷回路基板が設けられるが、前記感知センサーは、前記ローターと回転連動可能に設けられたセンシングマグネットの磁力を感知して、前記ローターの現在位置を把握できるようにする。一般に、前記センシングマグネットは、前記ローターの上側に設けられたプレートの上側面に接着剤を用いて固定される。前記センシングマグネットがプレートに着磁されると、プレートを磁界の方向に合わせて回転軸に結合することにより、ローターの位置を検出することができる。

ＥＰＳモーターの出力は、所定の動力伝達ユニットを介して操向軸に伝達され、運転者の操向ハンドルを回す力を減らすことができる。このとき、ＥＰＳモーターの設置位置に応じて動力伝達ユニットは多様に構成できるが、ＥＰＳモーターの騒音や振動が運転者に伝達されにくいようにするために、操向ハンドルからできるだけ遠く離れた車輪の近くにＥＰＳモーターを設けて構成してもよい。この場合、前記ＥＰＳモーターの動力伝達ユニットは、ベルトプーリーシステムを用いることができるが、前記ベルトとプーリーの互いに接触する面にはヘリカル状の歯面を形成して、ベルトの蛇行を最小化することができる。

ところが、このようにベルトプーリーシステムで動力伝達ユニットを構成する場合、前記プーリーに設けられて前記ベルトの離脱を防止するフランジ部材とプーリーの表面に形成された歯面が互に連結される連結部に、バリ（ｂｕｒｒ）またはエッジなどのような製造工程中におけるエラーが発生する場合、前記バリまたはエッジなどと接触するベルト部分が容易に摩耗されるという問題点がある。

なお、耐久性などを考慮して、金型を用いた焼結工程を通じてプーリーを生産する場合が多いが、このように焼結でプーリーを製造する場合、金型のコストがかかり過ぎて、製造コストが高くなり、また、一定回数以上に金型を用いると、焼結形成されたプーリーの精度が低下することもある。

本発明の目的は、安価に製造可能であり、長期間使用してもベルトの信頼性を確保することができるように構造が改善されたプーリーを有するモーターを提供することである。

本発明の一実施形態に係るモーターは、ハウジングと、前記ハウジングの内部に固定されるステータと、前記ステータの中央に、回転軸によって回転可能に設けられるローターと、前記回転軸に連動回転するプーリーと、を含み、前記プーリーは、ベルトが外周面に結合されるベルト歯と、前記ベルト歯の一側に、前記ベルト歯の径よりも大きい径を有するように形成されるフランジと、前記ベルト歯とフランジとの間に形成され、前記ベルト歯とフランジを離隔させるリリーフ溝と、を含むことを特徴とする。

前記プーリーは、一体に形成でき、棒材を切削加工して、ベルト歯、フランジ、及びリリーフ溝を形成してもよい。

前記ベルト歯は、転造加工で形成してもよい。

また、前記ベルト歯は、外周面にヘリカル状の歯面が形成されてもよい。

前記フランジは、ハウジングと近接する位置に配置することができ、前記ベルトの歯側にテーパ面が形成されてもよい。

本発明の様々な実施形態によると、金属棒材を切削してフランジとプーリーの歯部との間に溝を形成した後、プーリーの歯部を転造加工してプーリーの歯面を形成するため、焼結工程に比べて部品の製造コストを削減し、ベルトの寿命を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターの概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るＥＰＳモーターを概略的に示す図である。 図１のプーリーのフランジを拡大して示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るモーターを説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターの概略的な断面図、図２は、本発明の一実施形態に係るＥＰＳモーターを概略的に示す図、図３は、図１のプーリーのフランジを拡大して示す図である。

図１に示すように、本発明によるＥＰＳモーターは、ハウジング１と、前記ハウジング１の上側に結合されるカバー部材（図示せず）とを含み、これらの結合によってモーターの外観が形成される。

前記ハウジング１の側面には固定用ブラケットが設けられ、その内周面には複数のコイルが巻線されるステータ４が設けられ、前記ステータ４の中央にはローター５が回転軸３によって回転可能に設けられる。

前記回転軸３の両端はベアリング３ａによって回転可能に支持され、前記ベアリング３ａは標準ベアリングで設けられてもよい。

前記ローター５の上側には、ローター５の位置情報の取得のためのセンシングマグネット７がプレート６に結合されて設けられる。

前記プレート６は、図１に示すように、ディスク状に設けられ、前記回転軸３とホルダー部材１０によって結合できる。前記プレート６は、金属材料で形成されることが好ましく、略ディスク状に設けられてもよい。

前記プレート６は、前記センシングマグネット７と同軸的に設けられ、前記回転軸３の回転に連動して、前記プレート６が回転し、センシングマグネット７が回転できるように構成される。

前記センシングマグネット７は、前記プレート６の径と対応する最外側径を有するディスク状に設けられ、中央には所定の径の通孔が形成されて前記プレート６に固定された回転軸３が通過できるように構成される。前記センシングマグネット７の外周面と近接する位置にはメインマグネットが設けられ、前記通孔と隣接する位置にはサブマグネットが設けられている。前記センシングマグネット７の上側には、図示してはいないが、前記カバー部材の内側面に固定された印刷回路基板にホール素子（Ｈａｌｌ ＩＣ）のような磁気素子が前記センシングマグネット７に向き合うように実装されて、前記センシングマグネット７の回転を検出することができる。

一方、前記センシングマグネット７は、前記プレート６の少なくとも一面以上を包むように構成してもよく、図１に示すように、前記プレート６全体を包み込むように構成してもよい。しかし、センシングマグネット７は、モーターの回転に応じて、ディスク状の本体の中心から円周方向に作用する遠心力の影響が最も大きいことから、前記プレート６がコアになるように、必ずしも形成する必要はなく、一体になるように形成されるだけで十分である。

ホルダー部材１０は、前記センシングマグネット７の上側に結合され、前記センシングマグネット７が常に一定の位置を保持するように構成されてもよいが、必須ではなく、必要に応じて削除してもよい。前記ホルダー部材１０は、締結ねじのような固定ユニット（図示せず）により前記プレート６に固定結合できる。前記ホルダー部材１０は、薄板状の金属プレートのような弾力性のある材質で形成され、前記固定ユニットの締結時に弾性変形可能なようにして、前記ホルダー部材１０の弾性復元力を用いて前記センシングマグネット７を位置固定することができる。

本発明の特徴は、前記回転軸３の一側端部に結合されるプーリー１００にある。つまり、既存の焼結工程を用いたプーリーの製作が、金型の製作に伴う高コストの問題と焼結工程時間がかかる点等を改善して、相対的に安価な棒材加工によってプーリーを形成するための改善された構造に特徴がある。

前記プーリー１００は、前記回転軸３の回転動作に連動して回転するものであり、ベルト歯１１０、フランジ１２０、及びリリーフ溝（ｒｅｌｉｅｆ ｇｒｏｏｖｅ）１３０を含み、前記プーリー１００は、一体に形成されてもよい。

ベルト歯１１０は、外周面がベルト（図示せず）に形成された歯面と噛合できるように、前記ベルトの歯面と対応する形状に設けられてもよい。前記ベルト歯１１０の歯形は多様に構成できるが、本発明の一実施例によれば、ベルトの蛇行を最小化できるようにヘリカル状に形成されてもよい。ベルトの蛇行とは、ベルトが走行するとき、ベルトを走行させるプーリーの回転軸方向にベルトが動く現象を意味する。

また、本発明の一実施例によれば、前記ベルト歯１１０の外周面に形成される歯面は、転造（ｆｏｒｍ ｒｏｌｌｉｎｇ）加工で形成することができる。転造加工とは、材料を金属板の間に挿入し相対的に回転させる塑性加工方法であって、ネジや歯の成型に多く用いられる工程である。前記転造加工は、切削加工に比べて加工時間が非常に短く、金属の流れに断絶がなくて強度に優れて、強い製品を作ることができる利点がある。

フランジ１２０は、前記ベルト歯１１０に結合されたベルトの走行をガイドし、前記ベルトが前記ベルト歯１１０から離脱することを防止するために設けられるものであって、前記ベルト歯１１０の径よりも大きい径を有するように形成される。また、前記フランジ１２０の前記ベルトに向き合う面にはテーパ面１２１を形成し、ベルトとの干渉が発生しても、前記ベルトの損傷を最小限に抑えることができる。

一方、本発明の一実施例によれば、前記フランジ１２０は、前記ベルト歯１１０の一方のみに形成してもよい。これは、前記ベルト歯１１０がヘリカル状に形成され、回転軸３の回転方向が一定の場合、前記ベルトは一方のみに動くことができるからである。前記フランジ１２０の配置位置は、回転軸３の回転方向と、ベルト歯１１０の形状に応じて変えられるが、図１乃至図３に示すように、前記モーターのハウジング１と近接する位置に配置してもよい。このとき、前記フランジ１２０とハウジング１は、干渉しないように所定間隔離隔されてもよい。

リリーフ溝１３０は、前記フランジ１２０とベルト歯１１０との間に形成されるものであって、図３に示すように、一定の幅Ｈを有するように離隔されてもよい。リリーフ溝１３０は、前記ベルト歯１１０の歯面を転造加工するとき、歯面が押し付けられて塑性変形することで生じられる変形部分が、前記フランジ１２０側にずり上がったり、フランジ１２０とベルト歯１１０との間に斜面を形成する箇所が同一の連結部分の変形を防止するために設けられる。このように、リリーフ溝１３０をフランジ１２０とベルト歯１１０との間に形成すると、フランジ１２０とベルト歯１１０は、図３に示すように、一定距離Ｈ離隔されるため、ベルト歯１１０表面が転造工程中に変形されて両端に肉が突出しても、この突出変形された部分がフランジ１２０と干渉しない。

一方、前記のように、本発明の一実施形態に係るプーリー１００は、金型を必要とする焼結ではなく、鋼材の棒材を加工して、ベルト歯１１０とフランジ１２０及びリリーフ溝１３０を切削して構成した後、転造加工でベルト歯１１０の歯面を形成するため、金型を用いる焼結工程に比べて、相対的に安価にプーリーを製造することができる。

特に、前記のように、リリーフ溝１３０を焼結工程で形成するためには、複雑な形状の金型を製造する必要があるため、焼結工程中に発生する可能性のある不良率が増加することができ、金型コストの増加による製造コストの上昇の問題があるが、本発明の一実施形態のように、棒材の切削加工及び転造加工でプーリーを形成すると、製造コストと製品不良率を低減することができる。

また、単一材質の棒材を用いてプーリー１００を形成するため、プーリー１００の物理的特性を交替しようとするときには、棒材として用いる鋼材の交換だけで簡単に変えることができる。そのため、外寸は同一に維持しながら、様々な製品に適用可能なプーリー１００を製作することが可能である。

また、フランジ１２０とベルト歯１１０がリリーフ溝１３０を間に置いて離れているため、ベルトがフランジ１２０によって摩擦摩耗されることを最小限に抑えることができ、ベルトの寿命を延長することができる。

本発明は、以上で説明したように、一実施形態を挙げて図示し説明したが、上記実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によって様々な変更及び修正が可能である。

１ ハウジング
３ 回転軸
３ａ ベアリング
４ ステータ
５ ローター
６ プレート
７ センシングマグネット

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの内部に固定されるステータと、
   前記ステータの中央に、回転軸によって回転可能に設けられるローターと、
   前記回転軸に連動回転するプーリーと、を含み、
   前記プーリーは、
   ベルトが外周面に結合されるベルト歯と、
   前記ベルト歯の一側に、前記ベルト歯の径よりも大きい径を有するように形成されるフランジと、
   前記ベルト歯とフランジとの間に形成され、前記ベルト歯とフランジを離隔させるリリーフ溝と、
   を含むことを特徴とするモーター。
2. 前記プーリーは、
   一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモーター。
3. 前記プーリーは、
   棒材を切削加工して、ベルト歯、フランジ、及びリリーフ溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のモーター。
4. 前記ベルト歯は、
   転造加工で形成されることを特徴とする請求項１に記載のモーター。
5. 前記ベルト歯は、
   外周面にヘリカル状の歯面が形成されることを特徴とする請求項１に記載のモーター。
6. 前記フランジは、
   前記ハウジングと近接する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のモーター。
7. 前記フランジは、
   前記ベルトの歯側にテーパ面が形成されることを特徴とする請求項６に記載のモーター。
   

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