JP2016136817A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単であり且つ内部への浸水量を低減可能なモータを提供する。【解決手段】モータ１０は、車両用パワーステアリング装置９７の駆動源であり、回転軸１１のうち第２フレームエンド１６側の端部１８が第１フレームエンド１５側の端部１９に対して重力方向で下方に位置するように車両に搭載され、ステータコア１３の外壁面が外部に露出する。第２当接端部４２は、ステータコア１３の端面に当接している内側筒部６１と、ステータコア１３の外側に嵌合している外側筒部６２と、内側筒部６１と外側筒部６２との間にある周方向溝６３と、周方向溝６３から径方向外側へ延びるように外側筒部６２を貫通している排出孔６４と、を有する。ステータコア１３の最大外径Ｄ２は第１当接端部４１の最大外径Ｄ１よりも小さい。また、内側筒部６１の最大外径Ｄ３はステータコア１３の最大外径Ｄ２よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用パワーステアリング装置の駆動源として用いられるモータに関する。

例えば特許文献１に開示されたモータのように、ステータコアを軸方向の両側から２つのフレームエンドで挟んで保持し、ステータコアの外側を覆うケースを廃止したモータが知られている。ケースを廃止した分、部品点数の低減および組み付け工数の低減を図っている。

特開２０１４−１０７９１６号公報

上述のようなモータを車両用パワーステアリング装置の駆動源として用いる場合、搭載場所によっては、完全な防水機能は要らず、この防水機能を省く分だけ構成を簡単にして安価に製作することが望まれる。しかし、防水機能が要らないとはいえ、例えば結露により生じた水などが付着した場合にモータ内部への浸水を抑えるための防滴機能は必要である。

特許文献１に開示されたモータでは、フレームエンドに開いている孔を単純に塞げば、モータ内部への浸水をかなり抑えることができる。ところが、フレームエンドは、ステータコアの外側に嵌合している。そのため、回転軸が鉛直あるいはそれに近いように搭載されることを考えたとき、下方に位置するフレームエンドの嵌合部とステータコアとの隅に水が溜まりやすい。したがって、すぐには浸水しなくても、温度変化によって膨張および収縮を繰り返すうちに水が吸い込まれてモータ内部に浸水する問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単であり、かつ内部への浸水量を低減可能なモータを提供することである。

本発明によるモータは、回転軸、ロータ、ステータコア、コイル、第１フレームエンド、第２フレームエンドおよび締結具を備える。ロータは回転軸に固定されている。ステータコアはロータの外側に設けられている。コイルは、ステータコアの内周部のスロットに設けられている。第１フレームエンドは、ステータコアに対して軸方向の一方に設けられ、ステータコアの外周部に当接し、回転軸を回転可能に支持している。第２フレームエンドは、ステータコアに対して軸方向の他方に設けられ、ステータコアの外周部に当接し、第１フレームエンドとの間にステータコアを挟んで保持し、回転軸を回転可能に支持している。締結具は、第１フレームエンドと第２フレームエンドとを締結している。

また、モータは、車両用パワーステアリング装置の駆動源であり、回転軸のうち第２フレームエンド側の端部が第１フレームエンド側の端部に対して重力方向で下方に位置するように車両に搭載され、ステータコアの外壁面が外部に露出する。
ここで、第１当接端部および第２当接端部について定義する。第１当接端部は、第１フレームエンドのうち、軸方向でステータコアに当接している方の端部である。第２当接端部は、第２フレームエンドのうち、軸方向でステータコアに当接している方の端部である。

第２当接端部は、ステータコアの端面に当接している内側筒部と、ステータコアの外側に嵌合している外側筒部と、内側筒部と外側筒部との間にある周方向溝と、周方向溝から径方向外側へ延びるように外側筒部を貫通している排出孔と、を有する。ステータコアの最大外径は第１当接端部の最大外径よりも小さい。内側筒部の最大外径はステータコアの最大外径よりも小さい。

このように、搭載時に上方から下方へ向かって並ぶ順に第１当接端部およびステータコアの外径を小さくすることによって、第１当接端部とステータコアとの隅に水が溜まりにくくなる。第２当接端部については、外側筒部とステータコアとの隙間を通って周方向溝に水が入り込むが、搭載時に上方から下方へ向かって並ぶ順にステータコアおよび内側筒部の外径を小さくすることによって、ステータコアと内側筒部との隅に水が溜まりにくくなる。また、周方向溝に入り込んだ水は、排出孔から外部へ排出される。そして、フレームエンドとステータコアとの間に特別なシール構造は設けられていない。したがって、本発明によれば、構造が簡単であり、かつモータ内部への浸水量を低減可能である。

本発明の第１実施形態によるモータを駆動源として用いる車両用パワーステアリング装置の模式図である。 図１のモータの縦断面を模式的に示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２のＶ部分の拡大図である。 図４のＶＩ部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態によるモータの縦断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるモータの縦断面を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるモータは、図１に示す車両用パワーステアリング装置９７の駆動源として用いられる。パワーステアリング装置９７は、ステアリングシステム９０に設けられている。ステアリングシステム９０は、車両の進行方向を変えるために車輪９１を操作するものであり、ハンドル９２、ステアリング軸９３、ラックピニオン機構９４、および、タイロッド９５を備えている。ハンドル９２からステアリング軸９３に伝わる回転運動は、ラックピニオン機構９４により直線運動に変換されて、タイロッド９５を介して車輪９１に伝わることによって、車輪９１の向きを変える。パワーステアリング装置９７は、運転者によるハンドル操作をアシストするためのものである。

パワーステアリング装置９７は、モータ１０と、モータ１０の回転を減速してステアリング軸９３に伝達する減速機９８と、モータ１０の駆動制御に係るコントローラとしての電子制御ユニット９９とを備える。モータ１０は、ステータコア１３を軸方向の両側から２つのフレームエンド１５、１６で挟んで保持し、ステータコア１３の外側を覆うケースを廃止したモータである。

（基本構成）
先ず、モータ１０の基本構成について図２、図３を参照して説明する。図２では、モータ１０が車両搭載時の姿勢で示されている。
図２、図３に示すように、モータ１０は、回転軸１１、ロータ１２、ステータコア１３、コイル１４、第１フレームエンド１５、第２フレームエンド１６、および、「締結具」としてのスルーボルト１７を備える。

回転軸１１は、第２フレームエンド１６側の端部１８が第１フレームエンド１５側の端部１９に対して重力方向で下方に位置している。本実施形態では、回転軸１１の軸心ＡＸは重力方向と平行である。端部１８にはジョイント２１が設けられている。

ロータ１２は、回転軸１１に例えば圧入により固定されているロータコア２２と、ロータコア２２の外側で周方向へ並ぶ複数の磁極２３とを有する。回転軸１１はロータ１２と一体に回転する。ロータ１２はいわゆるインナーロータである。

ステータコア１３は、筒状であり、ロータ１２の外側に設けられている。ステータコア１３の外周部は、筒状のヨーク２４を形成している。ステータコア１３の内周部は、ヨーク２４から径方向内側へ突き出す複数のティース２５を形成している。各ティース２５間にはスロット２６が設けられている。ステータコア１３の外壁面は外部に露出している。本実施形態では、ステータコア１３は、複数の金属板が軸方向へ積層されることにより作られている。図２では、便宜上ステータコア１３は一部材で示している。

コイル１４は、ステータコア１３の内周部のスロット２６に設けられている。本実施形態では、コイル１４は、３相のコイル、すなわち、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルから構成されている。図３では、便宜上コイル１４は示さず、Ｕ相コイルの電流が流れる方向のみを示している。

第１フレームエンド１５は、ステータコア１３に対して軸方向の一方に設けられており、ステータコア１３のヨーク２４に当接している。また、第１フレームエンド１５は、軸受２７を介して回転軸１１を回転可能に支持している。本実施形態では、第１フレームエンド１５は、中央部に軸受２７が取り付けられている円板状のベース部２８と、ベース部２８からステータコア１３側に突き出す筒状の突出部２９とを形成している。突出部２９の先端部はヨーク２４に当接している。

第２フレームエンド１６は、ステータコア１３に対して軸方向の他方に設けられており、ステータコア１３のヨーク２４に当接している。また、第２フレームエンド１６は、第１フレームエンド１５との間にステータコア１３を挟んで保持している。また、第２フレームエンド１６は、軸受３１を介して回転軸１１を回転可能に支持している。本実施形態では、第２フレームエンド１６は、中央部に軸受３１が取り付けられている円板状のベース部３２と、ベース部３２からステータコア１３側に突き出す筒状の突出部３３とを形成している。突出部３３の先端部はヨーク２４に当接している。

スルーボルト１７は、第１フレームエンド１５と第２フレームエンド１６とを締結している。スルーボルト１７は、例えば周方向の２箇所に設けられる。
このように構成されたモータ１０では、コイル１４の各相コイルを順に通電すると回転磁界が生じる。ロータ１２は、上記回転磁界に吸引されて回転する。

（特徴構成）
次に、モータ１０の特徴構成について図２〜図６を参照して説明する。以下、第１フレームエンド１５のうち、軸方向でステータコア１３に当接している方の端部、すなわち突出部２９の先端部のことを「第１当接端部４１」と記載する。また、第２フレームエンド１６のうち、軸方向でステータコア１３に当接している方の端部、すなわち突出部３３の先端部のことを「第２当接端部４２」と記載する。

図２、図４〜図６に示すように、第２当接端部４２は、ステータコア１３の端面に当接している内側筒部６１と、ステータコア１３の外側に嵌合している外側筒部６２と、内側筒部６１と外側筒部６２との間にある周方向溝６３と、周方向溝６３から径方向外側へ延びるように外側筒部６２を貫通している排出孔６４と、を有する。本実施形態では、排出孔６４は例えば周方向に間隔を空けて４箇所に設けられている。

図２に示すように、ステータコア１３の最大外径Ｄ２は第１当接端部４１の最大外径Ｄ１よりも小さい。これにより、車両搭載時に重力方向の下方へ向かって並ぶ順に第１当接端部４１およびステータコア１３の外径が小さくなる。また、内側筒部６１の最大外径Ｄ３はステータコア１３の最大外径Ｄ２よりも小さい。これにより、車両搭載時に重力方向の下方へ向かって並ぶ順にステータコア１３および内側筒部６１の外径が小さくなる。つまり、第１当接端部４１の最大外径Ｄ１、ステータコア１３の最大外径Ｄ２、内側筒部６１の最大外径Ｄ３の順に小さくなる。

図３、図５に示すように、ステータコア１３は、全周に亘って第１当接端部４１よりも径方向内側に位置している。これにより、第１当接端部４１の端面のうち外部に露出する部分、すなわち第１当接端部４１とステータコア１３との段差面４３は、全周に亘って車両搭載時に重力方向の下方に向く。

図４、図５に示すように、内側筒部６１は、全周に亘ってステータコア１３よりも径方向内側に位置している。これにより、ステータコア１３の端面のうち外部に露出する部分、すなわちステータコア１３と内側筒部６１との段差面４４は、全周に亘って車両搭載時に重力方向の下方に向く。

本実施形態では、ステータコア１３の外周面４５は円筒面である。そして、第１当接端部４１の外周面４６および内側筒部６１の外周面４７も円筒面である。各外周面４５、４６、４７は、互いに同心である。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、モータ１０は、車両用パワーステアリング装置９７の駆動源であり、回転軸１１のうち第２フレームエンド１６側の端部１８が第１フレームエンド１５側の端部１９に対して重力方向で下方に位置するように車両に搭載され、ステータコア１３の外壁面が外部に露出する。第２当接端部４２は、ステータコア１３の端面に当接している内側筒部６１と、ステータコア１３の外側に嵌合している外側筒部６２と、内側筒部６１と外側筒部６２との間にある周方向溝６３と、周方向溝６３から径方向外側へ延びるように外側筒部６２を貫通している排出孔６４と、を有する。ステータコア１３の最大外径Ｄ２は第１当接端部４１の最大外径Ｄ１よりも小さい。また、内側筒部６１の最大外径Ｄ３はステータコア１３の最大外径Ｄ２よりも小さい。

このように、車両搭載時に重力方向の下方へ向かって並ぶ順に第１当接端部４１およびステータコア１３の外径が小さくすることによって、第１当接端部４１とステータコア１３との隅に水が溜まりにくくなる。図５に矢印Ａで示すように水は下方へ落ちる。第２当接端部４２については、外側筒部６２とステータコア１３との隙間を通って周方向溝６３に水が入り込むが、搭載時に上方から下方へ向かって並ぶ順にステータコア１３および内側筒部６１の外径を小さくすることによって、ステータコア１３と内側筒部６１との隅に水が溜まりにくくなる。また、周方向溝６３に入り込んだ水は、図５に矢印Ｂで示すように排出孔６４から外部へ排出される。そして、フレームエンド１５、１６とステータコア１３との間に特別なシール構造は設けられていない。したがって、第１実施形態によれば、構造が簡単であり、かつモータ１０内部への浸水量を低減可能である。

また、第１実施形態では、ステータコア１３は、全周に亘って第１当接端部４１よりも径方向内側に位置している。これにより、第１当接端部４１とステータコア１３との段差面４３は、全周に亘って車両搭載時に重力方向の下方に向く。そのため、第１当接端部４１とステータコア１３と隅に水が溜まりにくくなり、モータ１０内部への浸水量を一層低減可能である。

また、第１実施形態では、内側筒部６１は、全周に亘ってステータコア１３よりも径方向内側に位置している。これにより、ステータコア１３と内側筒部６１との段差面４４は、全周に亘って車両搭載時に重力方向の下方に向く。そのため、ステータコア１３と第２当接端部４２と隅に水が溜まりにくくなり、モータ１０内部への浸水量を一層低減可能である。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図７に示すように、第１当接端部５１は、軸方向でステータコア１３側に突き出して当該ステータコア１３に嵌合している嵌合部５２を有する。このように第１当接端部５１に嵌合部５２を設ける場合であっても、ステータコア１３の最大外径Ｄ２は第１当接端部５１の最大外径Ｄ１よりも小さいので、第１実施形態と同様に第１当接端部５１とステータコア１３と隅に水が溜まりにくくなる。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、モータは、必ずしも、回転軸が重力方向と平行になるように設けられる必要はない。モータは、回転軸のうち第２フレームエンド側の端部が第１フレームエンド側の端部に対して重力方向で下方に位置するように、回転軸の軸心が水平線と交差する状態で車両に搭載されればよい。例えば、図８に示すように斜めに搭載されてもよい。それでも、各当接端部とステータコアとの隅に水が溜まりにくくなる効果を得ることができる。

本発明の他の実施形態では、ロータは、磁極の全部または一部とロータコアとが同一部材からなるものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、スルーボルトは、周方向の３箇所以上に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１１・・・回転軸 １２・・・ロータ
１３・・・ステータコア １４・・・コイル
１５・・・第１フレームエンド １６・・・第２フレームエンド
１７・・・スルーボルト（締結具） １８・・・第２フレームエンド側の端部
１９・・・第１フレームエンド側の端部 ２４・・・ヨーク（外周部）
２６・・・スロット ４１、５１・・・第１当接端部
４２・・・第２当接端部 ９７・・・パワーステアリング装置
６１・・・内側筒部 ６２・・・外側筒部
６３・・・周方向溝 ６４・・・排出孔
Ｄ１・・・第１当接端部の最大外径 Ｄ２・・・ステータコアの最大外径
Ｄ３・・・内側筒部の最大外径

Claims (3)

1. 回転軸（１１）と、
   前記回転軸に固定されているロータ（１２）と、
   前記ロータの外側に設けられているステータコア（１３）と、
   前記ステータコアの内周部のスロット（２６）に設けられているコイル（１４）と、
   前記ステータコアに対して軸方向の一方に設けられ、前記ステータコアの外周部（２４）に当接し、前記回転軸を回転可能に支持している第１フレームエンド（１５）と、
   前記ステータコアに対して軸方向の他方に設けられ、前記ステータコアの前記外周部に当接し、前記第１フレームエンドとの間に前記ステータコアを挟んで保持し、前記回転軸を回転可能に支持している第２フレームエンド（１６）と、
   前記第１フレームエンドと前記第２フレームエンドとを締結している締結具（１７）と、
   を備え、車両用パワーステアリング装置（９７）の駆動源であり、前記回転軸のうち前記第２フレームエンド側の端部（１８）が前記第１フレームエンド側の端部（１９）に対して重力方向で下方に位置するように車両に搭載され、前記ステータコアの外壁面が外部に露出するモータであって、
   前記第１フレームエンドのうち、軸方向で前記ステータコアに当接している方の端部を第１当接端部（４１、５１）とし、
   前記第２フレームエンドのうち、軸方向で前記ステータコアに当接している方の端部を第２当接端部（４２）とすると、
   前記第２当接端部は、前記ステータコアの端面に当接している内側筒部（６１）と、前記ステータコアの外側に嵌合している外側筒部（６２）と、前記内側筒部と前記外側筒部との間にある周方向溝（６３）と、前記周方向溝から径方向外側へ延びるように前記外側筒部を貫通している排出孔（６４）と、を有し、
   前記ステータコアの最大外径（Ｄ２）は前記第１当接端部の最大外径（Ｄ１）よりも小さく、
   前記内側筒部の最大外径（Ｄ３）は前記ステータコアの最大外径よりも小さいことを特徴とするモータ。
2. 前記ステータコアは、全周に亘って前記第１当接端部よりも径方向内側に位置し、
   前記内側筒部は、全周に亘って前記ステータコアよりも径方向内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１当接端部（５１）は、軸方向で前記ステータコア側に突き出して当該ステータコアに嵌合している嵌合部（５２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。

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