JP2015133824A - Brushless motor and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータ及びそれを備える電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a brushless motor and an electric power steering apparatus including the same.
従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータ駆動し、その電動モータの回転をギヤボックスで減速してステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
このような電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この電動パワーステアリング装置は、電動モータと、電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニットとを、ギヤボックスに一体化して装着した機電一体型の装置であり、制御ユニットを、モータフランジから突出するモータ端子(給電用端子)を介して電動モータに接続している。
Conventionally, as a steering device, an electric power steering device that drives an electric motor according to a steering torque that a driver steers a steering wheel, decelerates the rotation of the electric motor with a gear box, and applies a steering assist force to a steering mechanism has been widespread. doing.
As such an electric power steering device, for example, there is a technique described in
ところで、制御ユニットと電動モータを接続する形態としては、例えばモータ端子をネジで固定する方式バスバー接続と、モータ端子をコネクタによる差込み構造とするコネクタ接続がある。電動モータの給電端子は、モータ内部のターミナル部品を介してステータコアに巻装された各相のコイルに接続されている。近年においては、部品数の削減やモータ製造時の組立性向上や、コネクタ接続に対応するための給電端子の支持強度向上を目的として、ターミナル部品にモータの給電端子を一体に形成したターミナルASSYが提案されている。
しかしながら、ターミナル部品と給電端子を一体化させた場合、モータ自体の仕様に変更が無くても、給電端子の形状ごとにターミナルASSYを用意しなければならないという課題がある。
By the way, as a form of connecting the control unit and the electric motor, there are, for example, a system bus bar connection in which the motor terminal is fixed with a screw, and a connector connection in which the motor terminal is inserted by a connector. The electric power supply terminal of the electric motor is connected to a coil of each phase wound around the stator core via terminal parts inside the motor. In recent years, there has been a terminal assembly in which a motor power supply terminal is formed integrally with a terminal component for the purpose of reducing the number of parts, improving assembly during motor manufacturing, and improving the support strength of the power supply terminal to support connector connection. Proposed.
However, when the terminal component and the power supply terminal are integrated, there is a problem that a terminal ASSY must be prepared for each shape of the power supply terminal even if the specification of the motor itself is not changed.
上記課題を解決する為に、本発明に係るブラシレスモータの一態様は、ステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルを有するステータと、
前記ステータを収容するモータケースと、
前記モータケースの軸方向端部に設けられ、外部と電気的に接続される給電端子と、を備える。
そして、前記給電端子は、給電端子の外部と接続される側とは反対側の端部を前記コイルが接続された樹脂インサート成形後の給電用ターミナル部品に形成された穴に差込むための係合部を有し、前記給電端子の係合部を前記給電用ターミナル部品の穴に差し込んだ状態で溶接されており、
前記外部給電端子から前記給電用ターミナルを介して前記コイルに電力供給を行うことを特徴としている。
In order to solve the above problems, one aspect of a brushless motor according to the present invention includes a stator core and a stator having a coil wound around the stator core;
A motor case that houses the stator;
A power supply terminal provided at an axial end of the motor case and electrically connected to the outside.
The power supply terminal is a member for inserting an end of the power supply terminal opposite to the side connected to the outside of the power supply terminal into a hole formed in the power supply terminal part after resin insert molding to which the coil is connected. Having a joint part, and being welded in a state where the engaging part of the power supply terminal is inserted into the hole of the terminal part for power supply,
Electric power is supplied from the external power supply terminal to the coil via the power supply terminal.
このように、モータの給電端子を溶接構造とするので、給電端子の仕様変更の際には給電端子のみを変更すれば良く、ターミナル部品を共通化できると共に、ターミナル部品に給電端子を溶接により一体とするので、給電端子の支持強度を向上できる。また製造性、組立性を向上させることが出来る。
また、上記ブラシレスモータにおいて、前記給電端子の前記係合部は、前記係合部の差込方向に対して直交する受け面を有し、前記給電端子の係合部を前記給電用ターミナル部品の穴に差し込み、前記受け面を前記給電用ターミナルに当接させた状態で溶接されていることが好ましい。これにより、受け面と給電用ターミナルとの当接部で外部コネクタの挿入時における荷重を受けることができるので、端子接触圧力の増大に対応することができる。
As described above, since the power supply terminal of the motor has a welding structure, it is only necessary to change the power supply terminal when changing the specifications of the power supply terminal, and the terminal parts can be made common and the power supply terminal is integrated with the terminal parts by welding. Therefore, the support strength of the power feeding terminal can be improved. Moreover, manufacturability and assemblability can be improved.
In the brushless motor, the engagement portion of the power supply terminal has a receiving surface orthogonal to the insertion direction of the engagement portion, and the engagement portion of the power supply terminal is connected to the power supply terminal component. It is preferable that welding is performed with the receiving surface in contact with the power supply terminal. Thereby, since the load at the time of insertion of an external connector can be received in the contact part of a receiving surface and the terminal for electric power feeding, it can respond to the increase in a terminal contact pressure.
さらに、上記ブラシレスモータにおいて、前記給電端子は、外部コネクタと係合して電気的に接続されるコネクタ端子又はバスバー接続端子であることが好ましい。これにより、組付け性を向上することが出来る。
また、上記ブラシレスモータにおいて、前記接続端子は、めっき加工が施されていることが好ましい。これにより、接続端子の接触抵抗を安定させることができる。
Furthermore, in the brushless motor, it is preferable that the power supply terminal is a connector terminal or a bus bar connection terminal that is engaged with and electrically connected to an external connector. Thereby, the assembly property can be improved.
In the brushless motor, the connection terminal is preferably plated. Thereby, the contact resistance of a connection terminal can be stabilized.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、上記のブラシレスモータと、ステアリングホイールから伝達される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するように前記ブラシレスモータを駆動制御する制御基板を有する制御ユニットと、を備え、前記給電端子は、前記制御ユニットに形成された端子に接続されることを特徴としている。 Also, an aspect of the electric power steering apparatus according to the present invention includes a control board for driving and controlling the brushless motor and the brushless motor so as to generate a steering assist torque corresponding to the steering torque transmitted from the steering wheel. And the power supply terminal is connected to a terminal formed in the control unit.
本発明のブラシレスモータでは、給電端子の種類を複数用意する必要がある場合においても、ターミナル部品の大部分を共通部品として使用することができ、製造性を向上できる。また、給電端子とターミナル部品は溶接により一体化されるので、給電端子の支持強度が高く、例えばコネクタ接続時において端子接触圧力を大きくして接触抵抗を低減することができ、通電時の発熱を低減することができる。 In the brushless motor of the present invention, even when it is necessary to prepare a plurality of types of power supply terminals, most of the terminal parts can be used as common parts, and the productivity can be improved. In addition, since the power supply terminal and the terminal parts are integrated by welding, the support strength of the power supply terminal is high, for example, the contact resistance can be reduced by increasing the terminal contact pressure when the connector is connected, Can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における電動パワーステアリング装置(EPS)の概略構成図である。図中、符号1は電動パワーステアリング装置であり、運転者が操舵するステアリング機構2は、ステアリングホイール3と、ステアリングホイール3に運転者から作用される操舵力が伝達されるステアリングシャフト4とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus (EPS) in the present embodiment. In the figure,
ステアリングシャフト4は、入力軸4aと出力軸4bとを有する。入力軸4aの一端はステアリングホイール3に連結され、他端はトルクセンサ5を介して出力軸4bの一端に連結されている。
そして、出力軸4bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント6を介して中間シャフト7に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント8を介してピニオンシャフト9に伝達される。このピニオンシャフト9に伝達された操舵力はステアリングギヤ10を介してタイロッド11に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。
The steering shaft 4 has an
The steering force transmitted to the
ここで、ステアリングギヤ10は、ピニオンシャフト9に連結されたピニオン10aとこのピニオン10aに噛合するラック10bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン10aに伝達された回転運動をラック10bで直進運動に変換している。
ステアリングシャフト4の出力軸4bには、操舵補助力を出力軸4bに伝達する操舵補助機構12が連結されている。この操舵補助機構12は、出力軸4bに連結した減速ギヤ(ウォーム減速機)13と、このウォーム減速機13に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生するブラシレスモータ14とを備えている。
Here, the
A
ブラシレスモータ14は、制御ユニット15によって駆動制御される。制御ユニット15は、コントローラ16及びモータ駆動回路17を備えている。
また、トルクセンサ5は、ステアリングホイール3に付与されて入力軸4aに伝達された操舵トルクを検出するためのもので、図示しないトーションバーで連結された入力軸4aと出力軸4bとの相対的な変位(回転変位)を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出するように構成されている。このトルクセンサ5から出力されるトルク検出値Tはコントローラ16に入力される。
The
The
コントローラ16は、車載のバッテリBから電源供給されることによって作動する。このコントローラ16には、トルク検出値Tの他に車速センサ18で検出した車速検出値Vが入力され、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力をブラシレスモータ14で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とに基づいてフィードバック制御を行って、ブラシレスモータ14のモータ電流指令値を算出する。そして、コントローラ16は、算出したモータ電流指令値をインバータ回路で構成されるモータ駆動回路17に供給する。
The
モータ駆動回路17は、入力したモータ電流指令値と後述するブラシレスモータ14のロータ回転角を検出するレゾルバ20からの角度検出信号とに基づいて、モータ駆動電流を形成する。そして、このモータ駆動電流をブラシレスモータ14に供給することにより、ブラシレスモータ14で、操舵補助トルク指令値に応じた操舵補助力を発生する。
なお、レゾルバ20以外の回転角センサとして、ホールIC、MR素子を使った磁石式センサも使用可能である。
The
In addition, as a rotation angle sensor other than the
図2及び図3は、組み立て途中の電動パワーステアリング装置1の要部を示す斜視図である。
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト4の入力軸4aを回転自在に内装するステアリングコラム21と、ステアリングコラム21に連結した減速ギヤボックス22とを備える。そして、減速ギヤボックス22には、ステアリングシャフト4の軸線Lと直交する方向にブラシレスモータ14及び制御ユニット15が装着されるようになっている。ここで、符号23は、ステアリングシャフト4を車体側部材に取付ける取付けブラケットである。
FIG.2 and FIG.3 is a perspective view which shows the principal part of the electric
The electric
以下、減速ギヤボックス22、ブラシレスモータ14及び制御ユニット15の構造について詳細に説明する。
減速ギヤボックス22は、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを、例えばダイキャスト成型することにより形成されている。
Hereinafter, the structures of the
The
この減速ギヤボックス22は、ウォーム減速機13を収納するウォーム減速機収納部22aと、このウォーム減速機収納部22aの同軸上に一体的に連結され、トルクセンサ5を収納するトルクセンサ収納部22bとを備える。また、減速ギヤボックス22は、ブラシレスモータ14を取付けるモータ取付けフランジ22cを備える。
トルクセンサ収納部22bには、図3に示すように開口部22dが設けられており、この開口部22dからトルクセンサ収納部22bの外部に向けてトルクセンサ雄型端子5a〜5cが突出している。ここで、トルクセンサ雄型端子5a〜5dは、トルクセンサ5を構成するコイル対の巻き始めと巻き終わりとに接続されたものであり、制御ユニット15の取付方向に沿う方向に延在している。
The
As shown in FIG. 3, the torque
また、ブラシレスモータ14は、3相モータであり、一端が開口され、他端が閉鎖された略円筒形状のモータケース14aと、モータケース14aの一端開口縁部に固定され、減速ギヤボックス22のモータ取付けフランジ22cに当接して固定されるモータフランジ14bとを備える。
モータケース14aの内部には、特に図示しないが、モータケース14aの内壁に取付けられた略円環状のステータと、このステータの内周側に配置されたロータと、ロータの回転角度を検出するレゾルバ20(図1参照)とが内蔵されている。ステータは、金属製のコアプレートを積層したステータコアを有し、ステータコアの内周側にインシュレータを介して3相(UVW相)のコイルが巻装されている。
The
Inside the
各相のコイルの終端は、モータ側コネクタを構成するモータ給電雄型端子14c〜14eに接続されており、レゾルバ20のセンサハーネスは、レゾルバ雄型端子20a〜20dに接続されている。ここで、レゾルバ雄型端子20a〜20dは、モータフランジ14bに形成された開口部20eに、外部コネクタと接続可能に配置されている。また、モータ給電雄型端子14c〜14e及びレゾルバ雄型端子20a〜20dは、それぞれモータフランジ14bの外径側に位置するとともに、モータ軸Mに沿う方向に延在している。
Terminals of the coils of the respective phases are connected to motor feeding
制御ユニット15は、前述したコントローラ16及びモータ駆動回路17を実装した制御基板を収納するケース本体15aを備える。
ケース本体15aの側部には、制御ユニット側コネクタとして、コントローラ16に電気的に接続したトルクセンサソケット15bと、モータ駆動回路17に電気的に接続したモータ給電端子15c及びレゾルバソケット15dとが形成されている。
The
A
電動パワーステアリング装置1の要部の装着動作についてまとめると、先ず、ブラシレスモータ14のモータフランジ14bを、減速ギヤボックス22のモータ取付けフランジ22cに固定する。このとき、モータフランジ14bのモータ取付けフランジ22cに対向する面からは、モータ給電雄型端子14c〜14eとレゾルバ雄型端子20a〜20dとが、トルクセンサ雄型端子5a〜5dと同一方向であるモータ軸Mに沿った方向に延在している。
To summarize the mounting operation of the main part of the electric
この状態で、制御ユニット15に形成された各ソケット15b〜15dがそれぞれ対応する雄型端子に対向する向きに制御ユニット15を配置し、制御ユニット15をモータ軸Mに沿った方向に移動する。そして、制御ユニット15に形成された各ソケット15b〜15dと、トルクセンサ雄型端子5a〜5d、モータ給電端子14c〜14e及びレゾルバ雄型端子20a〜20dとの接続を行う。
In this state, the
モータ給電雄型端子14c〜14eは板状端子であり、モータ14から突出して設けられている。また、モータ給電雄型端子14c〜14eの周囲に、モータ給電ガイド部14fが形成されている。このモータ給電ガイド部14fはモータ給電端子14c〜14eの周囲の一部を囲む様にモータ14から突出する部材であり、モータ給電雄型端子14c〜14eの先端よりも外部に突出する高さに設定されている。
The motor feeding
本実施形態では、各相コイルの終端が接続される複数のターミナル(給電用ターミナル)を樹脂インサート成形し、ターミナル部品とした後、該当箇所にコネクタ挿入部(接続端子)を差込み、溶接することでモータ給電雄型端子14c〜14eを形成する。
図4は、ターミナルASSY47の製造工程を示す図である。
先ず、図4(a)に示す複数のターミナルを樹脂インサート成型治具等に設置し、樹脂インサート成型を行う。すると、図4(b)に示すターミナル部品47aが得られる。そして、ターミナル部品47aに形成された挿入穴41〜43に、図5に示すUVW端子用のコネクタ挿入部44〜46をそれぞれ差込み、溶接する。これにより、図4(c)に示すモータターミナルASSY47が完成する。
In this embodiment, a plurality of terminals (feeding terminals) to which the terminal ends of the respective phase coils are connected are resin insert-molded to form terminal parts, and then connector insertion portions (connection terminals) are inserted and welded to the corresponding portions. Thus, the motor feeding
FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing process of the
First, a plurality of terminals shown in FIG. 4A are installed in a resin insert molding jig or the like, and resin insert molding is performed. Then, the
このターミナルASSY47は、図6(ロータは不図示)に示すように、モータケース14aに収納される。そして、モータケース14aにモータフランジ14bを固定し、モータフランジ14bからコネクタ挿入部44〜46の一部(挿入穴41〜43への挿入側とは反対側)を突出させる。この突出されたコネクタ挿入部44〜46の一部が、モータ給電雄型端子14c〜14eとなる。
As shown in FIG. 6 (the rotor is not shown), the
また、コネクタ挿入部44〜46は、ターミナル部品47aへの挿入方向に対して直交する受け面44a〜46aを有する。そして、コネクタ挿入部44〜46は、この受け面44a〜46aをターミナル部品47aに当接させた状態で溶接される。
このように、コネクタ挿入部44〜46に受け面44a〜46aを設けることで、コネクタ挿入部44〜46をターミナル部品47aに差込んだときの位置決めと、溶接前の保持が可能となる。
Moreover, the connector insertion parts 44-46 have the receiving surfaces 44a-46a orthogonal to the insertion direction to the
Thus, by providing the receiving surfaces 44a to 46a in the
また、モータターミナルASSY47は上記のような構成となっているため、モータ14の給電端子の形状変更を容易に行うことができる。図2及び図3に示した実施例では、モータ14の給電端子の形状はコネクタ接続であるが、例えば、モータ14の給電端子の形状をバスバー端子14g〜14iを有するバスバー接続とする場合では、図4(b)のモータターミナルに、図7に示すようなバスバー端子部品49〜51を用意し、モータターミナルの挿入穴41〜43に差込み溶接することで、図8に示すモータターミナルASSY48を得ることができる。
このように、共通部品であるモータターミナルに、端子部品を溶接してモータターミナルASSYとすることで、給電端子形状に変更が生じた場合でも、端子部品のみを変更すれば良く、インサート成型部を含むターミナルASSY47,48の大部分を共通化できるので製造性を向上出来る。
Further, since the
In this way, by welding the terminal parts to the motor terminal, which is a common part, to make the motor terminal ASSY, even if the power feeding terminal shape is changed, only the terminal parts need be changed, and the insert molding portion can be changed. Since most of the included terminals ASSY 47 and 48 can be made common, productivity can be improved.
(変形例)
上記実施形態においては、ブラシレスモータとして3相ブラシレスモータを適用する場合について説明したが、4相以上の多相ブラシレスモータを適用することもできる。
また、上記実施形態においては、コネクタ挿入部44〜46にめっき加工を施すようにしてもよい。これにより、モータ給電雄型端子14c〜14eの接触抵抗を安定させることができる。
さらに、上記実施形態においては、電動モータと制御ユニットとをギヤボックスに一体化して装着した機電一体型の電動パワーステアリング装置に本発明を適用する場合について説明したが、電動モータと制御ユニットとが近接配置し、これらがコネクタやバスバー等で接続される構成を有する電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することもできる。
(Modification)
In the above embodiment, the case where a three-phase brushless motor is applied as the brushless motor has been described. However, a multiphase brushless motor having four or more phases can also be applied.
In the above embodiment, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the electro-mechanical integrated electric power steering apparatus in which the electric motor and the control unit are integrally mounted on the gear box has been described. The present invention can also be applied to an electric power steering apparatus that is arranged close to each other and is connected by a connector, a bus bar, or the like.
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリング機構、3…ステアリングホイール、4…ステアリングシャフト、4a…入力軸、4b…出力軸、5…トルクセンサ、5a〜5d…トルクセンサ雄型端子、6…ユニバーサルジョイント、7…ロアシャフト、8…ユニバーサルジョイント、9…ピニオンシャフト、10…ステアリングギヤ、10a…ピニオン、10b…ラック、11…タイロッド、12…操舵補助機構、13…減速ギヤ、14…ブラシレスモータ、14a…モータケース、14b…モータフランジ、14c〜14e…モータ給電雄型端子、14f…モータ給電ガイド部、15…制御ユニット、15a…ケース本体、15b…トルクセンサソケット、15c…モータ給電ソケット、15d…レゾルバソケット、16…コントローラ、17…モータ駆動回路、18…車速センサ、20…レゾルバ、20a〜20d…レゾルバ雄型端子、21…ステアリングコラム、22…減速ギヤボックス、22a…ウォーム減速機収納部、22b…トルクセンサ収納部、22c…モータ取付けフランジ、23…取付けブラケット、41〜43…挿入穴、44〜46…コネクタ挿入部品、47,48…モータターミナルASSY、49〜51…バスバー接続部品、L…ステアリングシャフトの軸線、M…ブラシレスモータのモータ軸
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ステータを収容するモータケースと、
前記モータケースの軸方向端部に設けられ、外部と電気的に接続される給電端子と、を備え、
前記給電端子は、給電端子の外部と接続される側とは反対側の端部を前記コイルが接続された樹脂インサート成形後の給電用ターミナル部品に形成された穴に差込むための係合部を有し、前記給電端子の係合部を前記給電用ターミナル部品の穴に差し込んだ状態で溶接されており、
前記外部給電端子から前記給電用ターミナルを介して前記コイルに電力供給を行うことを特徴とするブラシレスモータ。 A stator having a stator core and a coil wound around the stator core;
A motor case that houses the stator;
A feed terminal provided at an axial end of the motor case and electrically connected to the outside;
The power feeding terminal is an engaging portion for inserting an end portion on the opposite side to the side connected to the outside of the power feeding terminal into a hole formed in a terminal component for power feeding after resin insert molding to which the coil is connected. And is welded in a state where the engaging portion of the power supply terminal is inserted into the hole of the power supply terminal component,
A brushless motor, wherein power is supplied from the external power supply terminal to the coil via the power supply terminal.
ステアリングホイールから伝達される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するように前記ブラシレスモータを駆動制御する制御基板を有する制御ユニットと、を備え、
前記接続端子は、前記制御ユニットに形成された端子に接続されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The brushless motor according to any one of claims 1 to 5,
A control unit having a control board for driving and controlling the brushless motor so as to generate a steering assist torque according to the steering torque transmitted from the steering wheel,
The electric power steering apparatus, wherein the connection terminal is connected to a terminal formed in the control unit.
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2014
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