JP2014204528A - 電動アクチュエータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータ側バスバーの材料歩留まりを向上させることのできる電動アクチュエータユニットを提供する。
【解決手段】モータ側バスバー７は、主部材５１と延長部材５２とを互いに接合してなる。主部材５１は、モータの周方向に延びた本体部６１と、本体部６１における軸方向一方側の側縁部から軸方向に延出された第１接合部６３とを有する。延長部材５２は、軸方向に延びるとともに制御装置の制御装置側バスバー４３に接続された伸長部６５と、伸長部６５に対して径方向外側に間隔を空けて配置された第２接合部６６と、伸長部６５と第２接合部６６とを連結するとともに軸方向に貫通する貫通孔６９が形成された連結部６７とを有する。そして、第１接合部６３は、貫通孔６９を介して第２接合部６６における伸長部６５側に配置された状態で、該第２接合部６６に接合される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動アクチュエータユニットに関する。

従来、例えば電動パワーステアリング装置の駆動源等として用いられる電動アクチュエータユニットとして、モータとその作動を制御する制御装置とが一体的に設けられたものが知られている（例えば、特許文献１）。この種の電動アクチュエータユニットでは、モータと制御装置とを離して別々に配置し、これらをハーネス等で接続したものに比べ、例えば搭載性の向上を図ることができるといった利点がある。

こうした電動アクチュエータユニットにおいて、モータを構成するモータコイルは、帯状の金属板からなるモータ側バスバーを介して制御装置に電気的に接続されており、このモータ側バスバーを通じて駆動電力が制御装置から供給されるようになっている。具体的には、図８に示すように、モータ側バスバー９１は、モータの周方向に延びる本体部９２と、本体部９２における軸方向一方側の側縁部から径方向外側に延出されてモータコイルの引き出し線９３が接続される接続端子部９４と、本体部９２における前記側縁部から軸方向一方側に延出されて制御装置に接続される伸長部９５とを有している。

特開２０１２−１６５６００号公報

ところで、上記のようなモータ側バスバー９１は、一般に金属板からプレス加工等によって打ち抜かれた所定形状の板材を曲げ加工等によって成形することにより、本体部９２、接続端子部９４及び伸長部９５が一体で形成される。つまり、モータの周方向に延びる本体部９２と、モータの軸方向（本体部９２と略直交する方向）に延びる伸長部９５とが一体で形成される。

一方、本体部９２及び伸長部９５は、電動アクチュエータユニットの大きさ等に応じてある程度の長さがそれぞれ必要となる。そのため、モータの周方向に延びる部分とモータの軸方向に延びる部分とを一体で形成すると、モータ側バスバーの打ち抜き時において金属板に無駄な余白（廃材）が多くなり易く、材料の歩留まりが低くなるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ側バスバーの材料歩留まりを向上させることのできる電動アクチュエータユニットを提供することにある。

上記課題を解決する電動アクチュエータユニットは、モータと、該モータの作動を制御する制御装置とが一体的に連結されたものにおいて、前記モータと前記制御装置との間に配置され、該モータと該制御装置とを電気的に接続するモータ側バスバーを備え、前記モータ側バスバーは、前記モータに接続された主部材と、前記制御装置に接続された延長部材とを互いに接合してなり、前記主部材は、前記モータの軸方向に延出された第１接合部を有し、前記延長部材は、前記モータの軸方向に延びるとともに前記制御装置に接続された伸長部と、前記伸長部に対して間隔を空けて配置された第２接合部と、前記伸長部と前記第２接合部とを連結するとともに前記モータの軸方向に貫通する受容部が形成された連結部とを有し、前記第１接合部は、前記受容部を介して前記第２接合部における前記伸長部側に配置された状態で、該第２接合部に接合されたことを要旨とする。

上記構成によれば、モータ側バスバーが主部材と延長部材とに分割されているため、主部材及び延長部材の打ち抜き時に金属板に無駄な余白が多く生じることが抑制可能となる。これにより、モータ側バスバーの材料歩留まりを向上させることができる。

ここで、一般にモータと制御装置とは、該モータにモータ側バスバーが接続された状態で互いに組み付けられる。そのため、例えばモータと制御装置とを互いに組み付ける際に伸長部が制御装置等に接触することで、延長部材に伸長部を軸方向からモータ側に押さえ付けるような荷重が作用することがある。この点、上記構成では、第１接合部は、第２接合部における伸長部側に配置されているため、延長部材に伸長部を軸方向からモータ側に押さえ付けるような荷重が作用すると、第２接合部は第１接合部に近接するように動く。つまり、第２接合部と第１接合部との間には、これらが互いに密着するような荷重が作用する。これにより、延長部材に伸長部を軸方向からモータ側に抑え付けるような荷重が作用しても、延長部材が主部材から外れることが抑制されるため、これら主部材と延長部材との連結に係る信頼性を保持できる。

上記電動アクチュエータユニットにおいて、前記伸長部は、該伸長部が前記モータの軸方向から挿入される挿入口を有するコネクタを介して前記制御装置に接続されることが好ましい。

上記構成によれば、伸長部をコネクタの挿入口に挿入することで、容易にモータ側バスバーを制御装置に接続できる。したがって、例えばネジを用いて伸長部と制御装置とを接続する場合のように、伸長部近傍に工具を挿入可能な作業スペースを確保しなくてもよくなるため、電動アクチュエータユニットを小型化できる。ここで、上記のようなコネクタを用いる場合には、伸長部をコネクタの挿入口に挿入する際において、延長部材に伸長部を軸方向からモータ側に押さえ付けるような荷重（挿入力）が作用することが避け難い。そのため、上記構成のように第１接合部を第２接合部における伸長部側に配置してこれらを接合することの効果は顕著なものとなる。

本発明によれば、モータ側バスバーの材料歩留まりを向上させることができる。

一実施形態の電動アクチュエータユニットの断面図。 （ａ）は一実施形態のモータ側バスバーの斜視図、（ｂ）は同じくモータ側バスバーの分解斜視図。 一実施形態のモータ側バスバーの平面図。 一実施形態の電動アクチュエータユニットにおけるモータ側バスバー近傍の拡大断面図（図３のＡ−Ａ線での断面図）。 一実施形態のモータ側バスバーの主部材と延長部材との連結部分の構造を示す模式図。 別例の電動アクチュエータユニットにおけるモータ側バスバー近傍の拡大断面図。 （ａ）〜（ｃ）は別例のモータ側バスバーにおける主部材と延長部材との接合部分近傍の平面図。 従来のモータ側バスバーの斜視図。

以下、電動アクチュエータユニットの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す電動アクチュエータユニット１は、車両に搭載され、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する駆動源として用いられるものである。同図に示すように、電動アクチュエータユニット１は、モータ２と、モータ２の作動を制御する制御装置３とを備えており、モータ２と制御装置３とは一体的に連結されている。なお、モータ２の一端側にはその回転軸５の一部が突出しており、回転軸５はウォームアンドホイール等の減速機構を介してステアリング操作により回転するステアリングシャフト（ともに図示略）に連結されている。そして、モータ２は、モータ２と制御装置３の間に配置されたモータ側バスバー７を通じて制御装置３から駆動電力が供給されることにより回転駆動し、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する。なお、以下の説明では、電動アクチュエータユニット１におけるモータ２の回転軸５の突出した側（図１中、下側）を下側とし、その反対側（図１中、上側）を上側とする。

詳述すると、モータ２は、筒状のハウジング１１と、ハウジング１１内に収容されたステータ１２と、ステータ１２の内周側において回転可能に支持されたロータ１３とを備えたブラシレスモータとして構成されている。

ハウジング１１は、上側が開口した有底筒状のハウジング本体１５と、ハウジング本体１５の開口端に設けられた円環状のカバー１６とを備えている。カバー１６の中央には軸方向に貫通した丸孔状の収容部１６ａが形成されるとともに、カバー１６の側縁には軸方向に貫通するとともに周方向に延びる円弧状の開口部１６ｂが形成されている。

ステータ１２のステータコア２１は、ハウジング本体１５における筒状部１５ａの内周に固定されている。また、ステータ１２は、ステータコア２１のティースにインシュレータ２２を介して巻装されるモータコイル２３を備えている。そして、モータコイル２３の引き出し線（接続端部）２４は、対応する各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相）のモータ側バスバー７に接続されている。なお、本実施形態の電動アクチュエータユニット１には、モータ側バスバー７は相毎に２つずつの合計６つ設けられている。

ロータ１３は、上記回転軸５に外嵌されて該回転軸５と一体回転する円筒状のロータコア２５と、ロータコア２５の外周に固定される複数の永久磁石２６とを備えている。各永久磁石２６は、長方形板状に形成されており、周方向に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並ぶように配置されている。そして、ロータ１３は、上記ハウジング本体１５の底部１５ｂ及びカバー１６に設けられた軸受２７ａ，２７ｂによって、上記ステータ１２の内周側で回転可能に支持されている。

また、回転軸５の上側部分には、ロータ１３の回転角を検出するレゾルバ３１がロータコア２５と同軸に併置されている。レゾルバ３１は、回転軸５に一体回転可能に固定されるレゾルバロータ３２と、レゾルバロータ３２の外周に配置される円環状のレゾルバステータ３３とを備えている。なお、レゾルバステータ３３は、カバー１６の収容部１６ａ内に固定されており、図示しないレゾルバピンを介して制御装置３に接続されている。

このように構成されたモータ２では、レゾルバ３１により検出されるロータ１３の回転角に応じた三相の駆動電力が各モータコイル２３に供給されることにより回転磁界が発生し、ロータ１３は、当該回転磁界と各永久磁石２６の磁束との関係に基づき回転する。

一方、制御装置３は、モータ２のハウジング１１の上側に固定される有底円筒状のケース４１と、ケース４１内に収容される回路基板４２とを備えている。回路基板４２には、モータ２の作動を制御するための制御信号を出力する制御回路、及びモータ側バスバー７を介してモータ２に制御信号に基づく三相の駆動電力を供給する駆動回路が構成されている。また、回路基板４２には、駆動回路と電気的に接続された制御装置側バスバー４３が該回路基板４２から下側に突出する態様で設けられている。そして、制御装置３（回路基板４２）は、制御装置側バスバー４３がモータ側バスバー７に接続されることで、モータ２（モータコイル２３）に電気的に接続されており、該モータ側バスバー７を通じてモータ２に駆動電力を供給するようになっている。

次に、モータ側バスバーの構成について説明する。
図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、各モータ側バスバー７は、モータ２に接続される主部材５１と、制御装置３に接続される延長部材５２とを備えており、これら主部材５１と延長部材５２とを互いに接合することにより構成されている。つまり、主部材５１及び延長部材５２は、それぞれ６つずつ設けられている。そして、各モータ側バスバー７は、ステータ１２の上側に設けられたバスバーホルダ５３に支持されている。なお、各主部材５１及び各延長部材５２は、金属板からプレス加工等によって打ち抜かれた所定形状の板材を曲げ加工等により成形してなる。

詳述すると、図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、バスバーホルダ５３は、絶縁性の樹脂材料からなり、円環状に形成されている。バスバーホルダ５３の上側端面には、同心円状に並んだ円環状の収容溝５５が複数（本実施形態では、４つ）形成されている。

各主部材５１は、モータ２の周方向に延びる円弧状の本体部６１と、本体部６１における軸方向一方側の側縁部から径方向外側に延出された複数の接続端子部６２と、本体部６１の前記側縁部から軸方向に延出された第１接合部６３とを有している。なお、接続端子部６２が主部材５１の一端に相当し、第１接合部６３が主部材５１の他端に相当する。そして、各モータ側バスバー７は、各接続端子部６２及び各第１接合部６３が所定位置に配置されるように、本体部６１が収容溝５５内に収容されることにより、バスバーホルダ５３に保持されている。なお、各接続端子部６２の先端は略Ｕ字状に湾曲されており、対応するモータコイル２３の引き出し線２４が溶接等により接合されている。これにより、モータ２（モータコイル２３）と各接続端子部６２とが電気的に接続されている。

図３及び図４に示すように、各延長部材５２は、モータ２の軸方向に延びるとともに制御装置３の制御装置側バスバー４３に接続される伸長部６５と、伸長部６５の径方向外側に間隔を空けて配置される第２接合部６６と、伸長部６５と第２接合部６６とを連結する連結部６７とを有している。なお、伸長部６５が延長部材５２の一端に相当し、第２接合部６６が延長部材５２の他端に相当する。各延長部材５２は、各第１接合部６３と対応して所定位置に配置された状態で、絶縁性の樹脂材料からなる樹脂成形体６８に保持されている。この樹脂成形体６８は、円弧状に形成されるとともに、樹脂成形体６８の上面には、制御装置３との相対位置を合わせるための位置決めピン６８ａが形成されている。なお、本実施形態では、各延長部材５２は、インサート成形により樹脂成形体６８と一体で形成されている。

連結部６７には、軸方向に貫通した受容部としての貫通孔６９が形成されている。なお、本実施形態の貫通孔６９は、四角孔状に形成されている。また、樹脂成形体６８には、軸方向に貫通した複数の挿通孔７０が各貫通孔６９と同軸上に形成されている。そして、第１接合部６３は、貫通孔６９及び挿通孔７０を介して第２接合部６６における伸長部６５側（図４中、左側）に隣接して配置された状態で、該第２接合部６６に溶接等により接合されている。これにより、主部材５１と延長部材５２とが電気的に接続されている。

伸長部６５は、主部材５１及び延長部材５２がバスバーホルダ５３に保持された状態で、カバー１６の開口部１６ｂを介してモータ２（カバー１６）の上側に突出している。なお、伸長部６５の軸方向長さは、第１接合部６３の軸方向長さよりも十分に長く設定されている。そして、本実施形態の伸長部６５は、コネクタ７１を介して制御装置３の制御装置側バスバー４３に接続されている。

具体的には、図４に示すように、コネクタ７１は、上側（制御装置３側）に開口した挿入口７２ａ及び下側（モータ２側）に開口した挿入口７２ｂを有するボディ７２と、ボディ７２内に埋設された導電性材料からなる略Ｓ字状の導体片７３とを備えている。そして、挿入口７２ａに制御装置側バスバー４３が挿入されるとともに挿入口７２ｂに伸長部６５が挿入されることにより、制御装置側バスバー４３と伸長部６５とが導体片７３を介して電気的に接続されている。これにより、制御装置側バスバー４３と伸長部６５とが電気的に接続されており、モータ２と制御装置３とがモータ側バスバー７を介して電気的に接続されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
上記のようにモータ側バスバー７が主部材５１と延長部材５２とに分割されており、軸方向に延びた伸長部６５が、周方向に延びた本体部６１とは別部材とされている。そのため、本体部に伸長部が一体で形成される場合に比べ、本体部６１と一体で形成された軸方向に延びる部分を短くすることが可能になり、各主部材５１及び延長部材５２の打ち抜き時に金属板に無駄な余白が多く生じることが抑制される。

また、モータ２と制御装置３とは、モータ２にモータ側バスバー７が接続された状態で互いに組み付けられる。このとき、例えば伸長部６５が制御装置３のケース４１に接触することで、延長部材５２に伸長部６５を軸方向のモータ２側に押さえ付けるような荷重が作用することがある。また、本実施形態の伸長部６５は、コネクタ７１を介して制御装置３の制御装置側バスバー４３に接続されるため、伸長部６５をコネクタ７１の挿入口７２ｂに挿入する際に、延長部材５２に伸長部６５を軸方向からモータ２側に押さえ付けるような荷重（挿入力）が作用する。

ここで、上記のように第１接合部６３は、貫通孔６９を介して第２接合部６６における伸長部６５側に隣接して配置されているため、図５に示すように、延長部材５２に伸長部６５を軸方向からモータ２側に押さえ付けるような荷重が作用すると、第２接合部６６は第１接合部６３に近接するように動く。つまり、第１及び第２接合部６３，６６間には、これらが互いに密着するような荷重が作用する。これにより、延長部材５２に伸長部６５を軸方向からモータ２側に抑え付けるような荷重が作用しても、延長部材５２が主部材５１から外れることが抑制される。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）モータ側バスバー７を、周方向に延びた本体部６１を有する主部材５１と軸方向に延びた伸長部６５を有する延長部材５２とに分割することで、これら主部材５１及び延長部材５２の打ち抜き時に金属板に無駄な余白が多く生じることが抑制されるため、モータ側バスバー７の材料歩留まりの向上させることができる。また、第１接合部６３を第２接合部６６における伸長部６５側に配置して接合することで、上記のように延長部材５２に軸方向の荷重が作用しても、延長部材５２が主部材５１から外れることが抑制されるため、これら主部材５１と延長部材５２との連結に係る信頼性を保持できる。

（２）伸長部６５を、該伸長部６５がモータ２の軸方向から挿入される挿入口７２ｂを有するコネクタ７１を介して制御装置３の制御装置側バスバー４３に接続するようにしたため、容易にモータ側バスバー７を制御装置３に接続できる。したがって、例えばネジを用いて伸長部６５と制御装置側バスバー４３とを接続する場合ように、伸長部６５近傍に工具を挿入可能な作業スペースを確保しなくてもよくなり、電動アクチュエータユニット１を小型化できる。ここで、コネクタ７１を用いる場合には、伸長部６５をコネクタ７１の挿入口７２ｂに挿入する際において、延長部材５２に伸長部６５を軸方向からモータ２側に押さえ付けるような荷重（挿入力）が作用することが避け難い。そのため、本実施形態のように第１接合部６３を第２接合部６６における伸長部６５側に配置してこれらを接合することの効果は顕著なものとなる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、伸長部６５をコネクタ７１を介して制御装置３の制御装置側バスバー４３に接続した。しかし、これに限らず、例えば図６に示すように、制御装置側バスバー４３における伸長部６５と反対側にナット８１を固定し、モータ２の外周側からネジ８２をナット８１に螺着することで、制御装置側バスバー４３と伸長部６５とを接続してもよい。なお、この場合には、ネジ８２を螺着する際に、伸長部６５に径方向内側の荷重が作用するが、この荷重によって第２接合部６６が第１接合部６３に近接するように動くため、主部材５１と延長部材５２との連結が外れることが抑制される。つまり、第１接合部６３を第２接合部６６における伸長部６５側に配置して接合することで、延長部材５２に伸長部６５を径方向の第２接合部６６と反対側に押し付けるような荷重が作用する場合にも、延長部材５２が主部材５１から外れることを抑制できる。

また、伸長部６５と制御装置側バスバー４３とは、ヒュージング（抵抗溶接）やかしめ等によって接続してもよく、その態様は問わない。
・上記実施形態では、貫通孔６９を四角孔状に形成したが、これに限らず、第１接合部６３を挿入できれば、例えば丸孔状に形成してもよい。また、例えば図７（ａ）に示すように、貫通孔６９を周方向のいずれか一方にも開口した切欠き状に形成してもよい。なお、このように貫通孔６９を切欠き状とすることで、第１接合部６３を連結部６７の貫通孔６９に挿入する際に、同挿入方向に生じるバリ等の影響を低減しつつ、主部材５１と延長部材５２とを連結できる。また、例えば図７（ｂ）に示すように、貫通孔６９から径方向内側に延び、連結部６７及び伸長部６５を二分割するようなスリット８３を延長部材５２に形成してもよい。

また、例えば図７（ｃ）に示しように、延長部材５２を金属線を折り曲げることで形成してもよい。具体的には、金属線からなる延長部材５２は、径方向に沿って延びるとともにその両端から軸方向のモータ２側にそれぞれ折り曲げられたコ字状の部位により第２接合部６６が構成され、第２接合部６６の先端から互いに近接するように径方向内側に折り曲げられた部位により連結部６７が構成され、連結部６７の先端から軸方向の制御装置３側に折り曲げられた部位により伸長部６５が構成されている。そして、第２接合部６６と連結部６７とにより囲まれた部分が軸方向に貫通した受容部８４として構成されている。このように金属線を折り曲げて延長部材５２を形成することで、受容部８４の位置や形状を容易に変更することができる。

要は、連結部６７に設けられる受容部は、第１接合部６３を第２接合部６６における伸長部６５側に配置することができれば、その形状や態様等は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、第２接合部６６及び連結部６７を伸長部６５の径方向外側に配置したが、これに限らず、第１接合部６３が第２接合部６６における伸長部６５側に配置されて接合されればよく、第２接合部６６及び連結部６７を伸長部６５の径方向内側に配置してもよい。

・上記実施形態では、モータ２にブラシレスモータを用いたが、これに限らず、例えばブラシ付きモータを用いてもよい。
・上記実施形態では、電動アクチュエータユニット１をステアリング操作を補助するための駆動源として用いたが、これに限らず、例えば電動ポンプの駆動源等の他の用途に用いてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）モータと、該モータの作動を制御する制御装置とが一体的に連結された電動アクチュエータユニットにおいて、前記モータと前記制御装置とは、前記モータに接続されたモータ側バスバーと、前記制御装置に接続された制御装置側バスバーとを接合することによって電気的に接続されており、前記モータ側バスバーは、一端が前記モータコイルに接続された主部材と、一端が前記制御装置側バスバーに接続された延長部材とからなるとともに、前記主部材の他端であり、前記モータの軸方向に延びる第１接合部と、前記延長部材の他端である第２接合部とを接合してなり、前記延長部材は、さらに、前記モータの軸方向に延びるとともに前記一端を含む伸長部と、前記伸長部が前記第２接合部に対して間隔を空けて配置されるように前記伸長部と前記第２接合部とを連結する連結部とを有し、前記連結部は、前記伸長部と前記第２接合部との間に前記第１接合部を受容可能に構成され、前記第１接合部は、前記第２接合部に対して前記伸長部側に配置された状態で、前記第２接合部に接合されたことを特徴とする電動アクチュエータユニット。

１…電動アクチュエータユニット、２…モータ、３…制御装置、７…モータ側バスバー、２３…モータコイル、２４…引き出し線、４２…回路基板、４３…制御装置側バスバー、５１…主部材、５２…延長部材、５３…バスバーホルダ、６１…本体部、６２…接続端子部、６３…第１接合部、６５…伸長部、６６…第２接合部、６７…連結部、６８…樹脂成形体、６９…貫通孔、７０…挿通孔、７１…コネクタ、７２ａ，７２ｂ…挿入口、８１…ナット、８２…ネジ、８３…スリット、８４…受容部。

Claims (2)

1. モータと、該モータの作動を制御する制御装置とが一体的に連結された電動アクチュエータユニットにおいて、
   前記モータと前記制御装置との間に配置され、該モータと該制御装置とを電気的に接続するモータ側バスバーを備え、
   前記モータ側バスバーは、前記モータに接続された主部材と、前記制御装置に接続された延長部材とを互いに接合してなり、
   前記主部材は、前記モータの軸方向に延出された第１接合部を有し、
   前記延長部材は、前記モータの軸方向に延びるとともに前記制御装置に接続された伸長部と、前記伸長部に対して間隔を空けて配置された第２接合部と、前記伸長部と前記第２接合部とを連結するとともに前記モータの軸方向に貫通する受容部が形成された連結部とを有し、
   前記第１接合部は、前記受容部を介して前記第２接合部における前記伸長部側に配置された状態で、該第２接合部に接合されたことを特徴とする電動アクチュエータユニット。
2. 請求項１に記載の電動アクチュエータユニットにおいて、
   前記伸長部は、該伸長部が前記モータの軸方向から挿入される挿入口を有するコネクタを介して前記制御装置に接続されたことを特徴とする電動アクチュエータユニット。