JP2016158454A - モータおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防水機能を備える放熱部のフィルタの寿命をより延長させることが可能なモータおよび電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】防水通風装置１０が防水通風フィルタ１２と、温度伸長材１３と、通風弁１４とを含む。温度伸長材１３は、モータ内部領域ＭＩＲの温度に応じて伸縮可能である。温度伸長材１３が伸びたときにのみ通風弁１４が開く。通風弁１４が開いたときにのみ防水通風フィルタ１２に通風し、内扇ファンの回転によりモータ内部領域ＭＩＲとモータ内部領域ＭＩＲの外側との間で換気可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータおよび電動パワーステアリング装置に関し、特に車両用の電動パワーステアリング装置およびそれに用いられるモータに関するものである。

従来から、たとえば特許第３７７４６２４号公報（特許文献１）に示すように、電動パワーステアリング装置用のモータ部とモータ駆動制御装置が一体型になったモータ駆動制御装置が考案されている。モータ部とモータ駆動制御装置が一体型になった構造により、装置の小型化が可能となる。このような一体型モータは、モータ部に駆動電流を供給するパワーモジュールの発熱量が大きいため、モータ駆動制御装置の冷却技術が重要となる。

一方、モータ部については、その内部に生じた発熱を、モータを収納するモータハウジングの表面から自然空冷により冷却させる。このため装置の小型化により自然空冷のための表面積が小さくなれば、モータ部の冷却性能が低下する。これを抑制するため、電動パワーステアリング装置用のモータ部を自然空冷以外の方法により冷却させる技術が必要となる。

たとえば特開２０１４−１００９６９号公報（特許文献２）においては、モータ内に通風ファンを設けたモータの冷却技術が開示されている。ところが当該公報においては通風ファンを用いて冷却効率の向上を図っているものの、最終的にはモータ部内の発熱をモータハウジングの表面からその外部（外気）に放出している。このためやはり装置の小型化により冷却性能が低下する可能性がある。

そこでたとえば特許４７７２２９８号公報（特許文献３）においては、モータハウジングの外部に備えられた熱交換器によりモータの内部（内気）とモータの外気とを熱交換し、この熱交換器により冷却されたモータの内気をモータハウジングの内部に戻すことにより、モータハウジングの内部が冷却される。

特許第３７７４６２４号公報 特開２０１４−１００９６９号公報 特許４７７２２９８号公報

たとえば特許４７７２２９８号公報においては、熱交換器がモータハウジングに外付けされているため、設備全体が大型化する可能性がある。

一方、たとえば特許４７７２２９８号公報のように熱交換器がまずモータハウジングの外部で熱交換した後に冷気をモータハウジングの内部に流す（つまり２段階でモータハウジングの内部を冷却する）場合とは異なり、たとえばモータハウジングの内部に熱交換器が設けられ、モータの内部と外部とを直接換気することにより熱交換する冷却方法もある。この場合はモータハウジングに設けた通風口を用いてモータ部内を放熱する。

しかしその場合、当該装置を搭載する車両の走行時に巻き上げられる塵埃が外気からモータ部内に大量に進入する可能性がある。また雨天時の車両走行時に巻き上げられる水滴がモータ部内に進入する可能性もあり、これらの進入によりモータが損傷等の不具合を来す可能性がある。

したがって通風口を設けたモータでは、通風口に防塵性および防水性を有するフィルタを備える必要がある。しかしながら、通風を続けることによって、次第にフィルタが目詰まりを生じ、モータ内部と外部との間の通風量が低減されてしまう。このため、モータの継続的使用に伴い、モータ部の冷却性能が低下してゆく技術的課題が生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、防水機能を備える放熱部のフィルタの寿命をより延長させることが可能なモータおよび電動パワーステアリング装置を提供することである。

本発明のモータは、防水通風装置が防水通風フィルタと、温度伸長材と、通風弁とを含む。温度伸長材は、モータ内部領域の温度に応じて伸縮可能である。温度伸長材が伸びたときにのみ通風弁が開く。通風弁が開いたときにのみ防水通風フィルタに通風し、内扇ファンの回転によりモータ内部領域とモータ内部領域の外側との間で換気可能である。

本発明の電動パワーステアリング装置は、上記モータからなるモータ部と、モータ部の駆動を制御するモータ駆動制御装置部とを備える。

本発明によれば、モータ内部領域の温度が上昇して温度伸長材が延びたときにのみ通風弁が開いてモータ内部領域と外部との間で放熱がされる。このため、常時通風および放熱がされる場合に比べて、防水通風フィルタの寿命を延長させることができる。

本発明によれば、上記のモータとモータ駆動制御装置とが一体となっている。モータ内部領域の放熱は通風弁を介してなされるため、放熱効率を考慮せずに電動パワーステアリング装置全体をいっそう小型化することができる。

実施の形態１の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。 図１中の点線で囲まれた領域Ａに示す防水通風装置の、通気弁が開いた状態における態様を示す概略断面図である。 図１中の点線で囲まれた領域Ａに示す防水通風装置の、通気弁が閉じた状態における態様を示す概略断面図である。 防水通風フィルタの構成を示す概略図である。 実施の形態２の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。 図５中の点線で囲まれた領域Ｂに示す防水通風装置の、通気弁が開いた状態における態様を示す概略断面図である。 図５中の点線で囲まれた領域Ｂに示す防水通風装置の、通気弁が閉じた状態における態様を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず図１を用いて、本実施の形態の電動パワーステアリング装置１００の構成について説明する。

図１を参照して、電動パワーステアリング装置１００は車両（特に自動車）に搭載されるものであり、モータ部ＭＲとモータ駆動制御装置部ＣＲとが互いに密着することにより一体となっている。

ここで、まずモータ部ＭＲの構成について説明する。モータ部ＭＲはモータからなる領域であり、その最外部にモータハウジング１を有している。モータハウジング１はたとえば図１の左右方向に延びる筒形状（たとえば円筒形状）を有する、たとえば一般の金属材料などにより形成された筐体であるが、このような態様に限られない。モータハウジング１に取り囲まれた領域（モータ内部領域ＭＩＲ）内に以下の各部材を収納している。

具体的には、モータ内部領域ＭＩＲ内には、固定子鉄心２（固定子）と、回転子鉄心３（回転子）とが配置されている。固定子鉄心２はモータ内部領域ＭＩＲの比較的外側の領域に配置されており、そのたとえば表面には固定子巻線４が巻回されている。回転子鉄心３は固定子鉄心２の内側に（固定子鉄心２に囲まれるように）配置されており、その表面の一部には回転子磁石５が取り付けられている。

モータ内部領域ＭＩＲをその正面に相当するモータハウジング正面ＭＲＦ（図１の最も左の面）から平面視したときの中央部には、シャフト６が延びている。シャフト６は図１の左右方向、すなわちモータハウジング側面ＭＲＳに沿う方向に延びており、モータ内部領域ＭＩＲにおけるシャフト６の外表面に回転子鉄心３が固定され、さらに回転子鉄心３の外側に固定子鉄心２が配置された構成をなしている。モータハウジング側面ＭＲＳはモータハウジング１の最表面のうちモータハウジング正面ＭＲＦに交差（たとえば直交）する面である。このため回転子鉄心３は、シャフト６を軸として周回することが可能な構成となっている。

たとえば固定子巻線４に交流電流を流すと固定子巻線４に電磁場が発生するが、その電磁場の極性は交流電流の流れる向きにより周期的に時間変化する。一方、回転子磁石５はたとえばＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とが、シャフト６に関する回転角度（位相）がたとえば９０°または１８０°の位置ごとに交互に配置されている。極性が時間変化する固定子巻線４と、回転子磁石５とが回転子鉄心３に対して反発力と吸引力とを交互に繰り返し及ぼす。これにより回転子鉄心３がシャフト６とともに回転する。回転子鉄心３が回転した状態を、ここではモータ部ＭＲの回転動作ということにする。

またモータ内部領域ＭＩＲ内におけるシャフト６にはファン７が取り付けられており、モータ部ＭＲの回転動作時にはファン７も回転子鉄心３とともに回転する。ファン７はモータハウジング１の内部であるモータ内部領域ＭＩＲに配置されるため、内扇ファンと呼称される。このファン７の回転により、モータ内部領域ＭＩＲの空気を強制的に流動させることができる。

モータハウジング１には吸気口８および排気口９が形成されている。吸気口８および排気口９はともにモータハウジング１の一部に形成された開口部である。吸気口８は外気をモータ内部領域ＭＩＲに取り入れるために形成されており、排気口９はモータ内部領域ＭＩＲの空気を外気に排出するために形成されている。このようにモータハウジング１の開口部である吸気口８および排気口９を設けることにより、ファン７の回転による空気の流動に基づき、モータ内部領域ＭＩＲの加熱された空気すなわち内気を、モータハウジング１の外側にある空気すなわち外気と交換することが可能となる。したがってモータ内部領域ＭＩＲの冷却が促進される。また特にここでは吸気口８を塞ぐように防水通風装置１０を有しているが、防水通風装置１０については後に詳述する。

吸気口８および排気口９は、モータハウジング１の一部、特にモータハウジング側面ＭＲＳの一部に形成される。図１においてはモータハウジング側面ＭＲＳのうち図１の上下側の双方に１対の吸気口８および排気口９が形成されているが、このような態様に限られない。つまり吸気口８および排気口９は、モータ内部領域ＩＭＲの内気と外気との交換（熱交換）に最低限必要な数、すなわち１つ以上ずつ形成されていればよい。

たとえばモータハウジング正面ＭＲＦ側（図１のモータ部ＭＲの左側）の領域にはモータ内部領域ＭＩＲから延びるシャフト６が突出しているが、この突出したシャフト６に車両のボス１０ｂが固定されている。またボス１０ｂが配置されるモータハウジング正面ＭＲＦ側の領域には図示されないギヤボックスが配置される。このギヤボックスの配置により吸気および排気が妨げられることから、吸気口８および排気口９は、モータハウジング正面ＭＲＦではなくモータハウジング側面ＭＲＳに形成されている。

また本実施の形態のモータ部ＭＲにおいては、排気口９はファン７に近い側（図１のシャフト６の延在方向に関する左側）に形成されており、図１の左右方向に関する位置がファン７とほぼ等しい位置に形成されている。これに対し吸気口８は排気口９よりもファン７から遠い側（図１のシャフト６の延在方向に関する右側）に形成されている。このような吸気口８および排気口９の配置は、たとえばファン７の回転によるモータ内部領域ＭＩＲの空気の静圧分布に基づき決定される。

これにより、内気と外気との熱交換時における、図１中に矢印で示す空気の流れＦは、図１中に示すように、モータ内部領域ＭＩＲにおいて図の右側から左側に流れることになる。

次に、モータ駆動制御装置部ＣＲの構成について説明する。モータ駆動制御装置部ＣＲはモータ部ＭＲのモータの駆動を制御する。モータ駆動制御装置部ＣＲは、コネクタ１０１と、コンデンサ１０２と、コイル１０３と、制御回路１０４と、制御基板１０５と、ヒートシンク１０６とを主に有している。

これらのうちコネクタ１０１は、モータ駆動制御装置部ＣＲを搭載する自動車の車速およびハンドル操作のトルクなどの情報から変換された電気信号を各素子に伝える機能を有している。またコネクタ１０１は、モータ部ＭＲとモータ駆動制御装置部ＣＲとに電力を供給する機能をも有している。制御回路１０４は、コンデンサ１０２、コイル１０３、スイッチング素子１０７、回転センサ１０８などの電子部品が実装された構成を有する回路である。また制御基板１０５は、回路端子１０９を通じて制御回路１０４と接続するための基板である。ヒートシンク１０６は、スイッチング素子１０７の発熱を吸熱するための部材である。

モータ駆動制御装置部ＣＲは、自動車の情報から、必要なアシストトルクを演算し、モータ端子１１０を通じてモータ部ＭＲへ必要な電流を供給する。これにより、モータ部ＭＲは、自動車のハンドル操作をアシストするための適切なトルクを発生することができる。

モータ駆動制御装置部ＣＲを構成する以上の各部材は、駆動制御装置ケース１１１に取り囲まれるように収納されている。

次に図２〜図４を用いて、防水通風装置１０の構成および動作について詳細に説明する。

図２を参照して、防水通風装置１０は、モータ内部領域ＭＩＲの外部から、モータ内部領域ＭＩＲ内の少なくとも一部に通じるように配置されている。言い換えれば防水通風装置１０は、モータハウジング１の内側からモータハウジング１の外側に達するように延びている。すなわち防水通風装置１０は、モータハウジング側面ＭＲＳの一部に設けられた開口部としての吸気口８を貫通するように設けられた部材である。なお図２においては吸気口８に防水通風装置１０が設置されているが、排気口９に防水通風装置１０が設置されてもよい。

図２に示すように、防水通風装置１０は、モータハウジング１の内部（モータ内部領域ＭＩＲ）においてはモータハウジング１の外部に比べてその幅が狭くなっている。具体的にはモータ内部領域ＭＩＲにおける防水通風装置１０の幅は、吸気口８（および図１の排気口９）の幅とほぼ等しくなっており、モータハウジング１の外部においては防水通風装置１０の幅はモータハウジング１の内部よりも広くなっている。また図２の断面図においては防水通風装置１０は左右方向に関してほぼ対称な構成となっている。これにより図２の防水通風装置１０はＴ字型の断面形状を有しているが、防水通風装置１０の断面形状はこれに限られない。

防水通風装置１０は、防水通風装置筐体１１と、防水通風フィルタ１２と、形状記憶合金バネ１３と、通風弁１４と、押さえバネ１５とを主に有している。

防水通風装置筐体１１は防水通風装置１０全体の最外部をなす筐体である。防水通風装置筐体１１は図２に示すように吸気口８を貫通するように配置されることによりモータハウジング１に嵌挿された態様となっている。

防水通風フィルタ１２は、防水通風装置筐体１１の一部に設けられた開口部を塞ぐように設けられた部材である。図２においては防水通風フィルタ１２は、防水通風装置筐体１１の最外部の一部に互いに間隔をあけて２つ形成された開口部のそれぞれに配置されている。しかしこのような態様に限らず、単一の防水通風装置１０に設けられる防水通風フィルタ１２の数および設置位置は任意である。図１および図２を参照して、防水通風フィルタ１２は、防水通風装置１０（吸気口８）のみならず排気口９にも（たとえ防水通風装置１０が設置されなくても防水通風フィルタ１２単独で）配置されることが好ましい。

防水通風装置１０における防水通風フィルタ１２は、モータ内部領域ＭＩＲへの水の進入を十分に抑制できる防水性と、モータ内部領域ＭＩＲへの塵埃の進入を十分に抑制できる防塵性と、これを空気が通る（通風の）ための低い通風抵抗性とを有している。また特に排気口９を通る空気はモータ内部領域ＭＩＲにて加熱されているため、防水通風フィルタ１２には当該加熱された空気の温度に対する耐熱性も要求される。

次に、形状記憶合金バネ１３は、防水通風装置筐体１１の内部の、特にモータ内部領域ＭＩＲ内の領域に配置され、その１対の端部のうち一方（図２の下側）の端部は防水通風装置筐体１１の内壁面のうち図２の最下部（最内部）に固定されている。形状記憶合金バネ１３は、図２の上下方向（モータハウジング１の内部から外部へと延びる方向）に関して伸縮可能な配置となっている。形状記憶合金バネ１３は、周囲の温度（たとえばモータ内部領域ＭＩＲ内の温度）に応じて図２の上下方向に伸縮可能な温度伸長材としての機能を有している。

なお図２においては形状記憶合金バネ１３の形状はコイルバネ状であってもよいし、板バネ状、円弧状、Ｌ字状であってもよい。

通風弁１４は、防水通風装置筐体１１の内部の、形状記憶合金バネ１３の図２における最上部（最外部）に載置され、形状記憶合金バネ１３と一体となるように固定されている。つまり形状記憶合金バネ１３の１対の端部のうち他方（図２の上側）の端部は通風弁１４の表面に固定されている。

通風弁１４は、防水通風装置筐体１１の（モータ部ＭＲの）比較的外側の断面形状と同様に、外側における幅が内側よりも広くなったＴ字型を有していることが好ましい。また通風弁１４は、防水通風装置筐体１１の内壁面よりも小さい幅および断面積（防水通風装置筐体１１よりも小さい体積）を有することにより、通風弁１４の表面と防水通風装置筐体１１の内壁面との間に空気の通風口１６を形成可能な大きさおよび形状を有することが好ましい。通風弁１４は形状記憶合金バネ１３に固定されるため、形状記憶合金バネ１３の図２の上下方向に関する伸縮に応じて図２の上下方向に動くことが可能となっている。

押さえバネ１５は、通風弁１４の図２における最上部（最外部）に載置され、図２の上下方向に伸縮可能となっている。つまり押さえバネ１５の１対の端部のうち一方（図２の下側）の端部は通風弁１４の最上部の表面に固定されており、押さえバネ１５の１対の端部のうち他方（図２の上側）の端部は防水通風装置筐体１１の内壁面のうち最上部（最外部）に固定されている。

図２に示すように、固定子巻線４が形状記憶合金バネ１３の外周に巻回された構成を有している。このように形状記憶合金バネ１３は固定子巻線４の極近くに配置されるため、形状記憶合金バネ１３の周囲は、モータ部ＭＲが駆動し固定子巻線４に電流が流れ発熱することに連動して容易に温度が上がる構成となっている。言い換えれば形状記憶合金バネ１３は、モータ部ＭＲが駆動し固定子巻線４を含むモータ内部領域ＭＩＲが過剰に発熱した際にこれに連動して温度が上がりやすくなっているが、モータ部ＭＲの非駆動時、およびモータ部ＭＲが冷却を要さない（加熱していない）通常の動作をしているときにおいては温度が上がりにくくなっている。

なお図２においては、固定子巻線４は形状記憶合金バネ１３が収納された防水通風装置筐体１１を巻回しており、防水通風装置筐体１１が固定子巻線４の熱を形状記憶合金バネ１３に伝えてその伸縮を制御している。しかしこのような態様に限らず、たとえば固定子巻線４の電流を形状記憶合金バネ１３に直接通電し、形状記憶合金バネ１３を発熱させることによりその伸縮を制御する態様であってもよい。

次に防水通風装置１０の動作について説明する。
図２のように、たとえばモータ部ＭＲの駆動により固定子巻線４が（過剰に）発熱し、形状記憶合金バネ１３が伸長すれば、これに固定された通風弁１４が図２の上方に移動する。これにより、通風弁１４の表面の一部であり、特に通風弁１４の図２の左右方向の幅が広い領域の最下部の表面の一部である通風弁表面１４ａと、これに対向する防水通風装置筐体１１の内壁面の一部である筐体内壁面１１ａとの間に隙間が形成される。この隙間により、防水通風フィルタ１２から防水通風装置１０内に入った空気の流れＦが通るための通風口１６が形成される。

通風口１６は図２の通風弁１４の下側の領域に通じている。そして防水通風装置筐体１１の下側の図２の幅が狭い領域の一部には（たとえば１対の）開口部が形成され、その開口部を塞ぐようにモータ内気側通風口１７が設けられている。なおモータ内気側通風口１７の設置位置は任意である。

防水通風フィルタ１２から通風口１６を通った空気の流れＦ（外気）は、モータ内気側通風口１７からモータ内部領域ＭＩＲの特に固定子鉄心２側に供給される。さらに当該外気は、（図１に詳しく図示されないが）モータ内部領域ＭＩＲの各構成要素の隙間により形成される風路を流れることにより、モータ内部領域ＭＩＲが冷却される。さらに当該モータ内部領域ＭＩＲの空気の流れＦは、モータ部ＭＲの駆動により回転するファン７によりモータ内部領域ＭＩＲに生じる（大気圧よりも大きな）静圧と大気圧との差により排気口９からモータハウジング１の外側に排出される。このようにして、通風口１６により、内気はモータ部ＭＲの外側に、外気はモータ部ＭＲの内側に流れるよう循環する空気の流れＦが生じ、モータ部ＭＲの内部と外部との間で熱交換がなされる。

図２の断面図において、通風弁表面１４ａと筐体内壁面１１ａとの隙間の幅Ｗが１ｍｍ以上になれば、空気の流れＦによるモータ内部領域ＭＩＲに対する十分な冷却効果が得られる程度に通風口１６の通風抵抗が小さくなる（通風口１６における風量が大きくなる）。逆に言えば、仮に図２の幅Ｗが１ｍｍ未満となれば、当該通風口１６の通風抵抗が高くなり、モータ内部領域ＭＩＲに対する十分な冷却効果が得られなくなる場合がある。

このため、通風口１６の幅Ｗの好ましい値は当該通風口１６の断面形状等によって変動する可能性があるものの、ここでは通風口１６が形成され通風弁１４が開いた状態（熱交換が可能な状態）とは、幅Ｗが１ｍｍ以上になった状態であるものと考える。すなわち後述する図３の態様との比較により、図２のように通風弁１４が開いた状態においては、形状記憶合金バネ１３が（少なくともその自然長（伸びないときの初期長）に対して）１ｍｍ以上伸びていることがわかる。形状記憶合金バネ１３および押さえバネ１５の張力は、上記のように形状記憶合金バネ１３が１ｍｍ以上伸長することが可能となるように調整される。

一方、図３を参照して、たとえばモータ部ＭＲが駆動せず固定子巻線４が発熱しないために形状記憶合金バネ１３が伸長しない場合には、これに固定された通風弁１４は図３の下方に留まる。これにより、通風弁表面１４ａと筐体内壁面１１ａとが互いに接触する態様となる。このため、防水通風フィルタ１２からモータ内気側通風口１７に達するように防水通風装置１０内を通る通風口１６が遮断され、図２のような空気の流れＦは生じ得なくなる。すなわちこの状態においてはモータ部ＭＲの内部と外部との間での熱交換はなされない。

またたとえば固定子巻線４がさほど過剰に発熱しない程度にモータ部ＭＲが動作しており上記の幅Ｗが１ｍｍ未満となる程度に形状記憶合金バネ１３が伸びた場合においても、形成される通風口１６の幅が狭く十分な通風ができない。このため防水通風フィルタ１２を通る空気の流れＦの量も少なく、モータ部ＭＲの内部と外部との間での熱交換は十分にはなされない。

以上より、形状記憶合金バネ１３が（初期長に対して１ｍｍ以上）伸びたときにのみ通風弁１４が開き、形状記憶合金バネ１３が（初期長に対して１ｍｍ以上）伸びていないときには通風弁１４は開いていない。そして通風弁１４が開いたときにのみ防水通風フィルタ１２に通風し、ファン７の回転により、モータ内部領域ＭＩＲの内気とモータ内部領域ＭＩＲの外側（モータハウジング１の外側の外気）との換気ができる。

なお通風弁１４に固定された押さえバネ１５は、図２のように通風弁１４が開く（通風口１６が形成される）ときには縮み、図３のように通風弁１４が閉じる（通風口１６が形成されない）ときには伸びる。図３の状況においては押さえバネ１５が伸びて通風弁１４を図の下方に押さえつけることにより、通風口１６が形成されなくなる。

以上のように、本実施の形態においては、形状記憶合金バネ１３の温度伸長材としての性質を利用し、形状記憶合金バネ１３の周囲がある温度以上の場合には形状記憶合金バネ１３が伸びることにより通風弁１４を動かして開き、ある温度未満の場合には形状記憶合金バネ１３が縮むことにより通風弁１４を閉じることができる。

ここで、防水通風装置１０の各構成要素の材質等について説明する。
まず防水通風装置筐体１１は一般の金属材料などにより形成されるが、熱伝導性の高い材料が用いられることが好ましい。防水通風装置筐体１１の中に収納される形状記憶合金バネ１３は、防水通風装置筐体１１の表面に巻回された固定子巻線４の発熱が伝わることにより伸長する。このため、防水通風装置筐体１１は形状記憶合金バネ１３にスムーズに熱を伝えることが要求される。

なお防水通風装置筐体１１は、モータハウジング１と同一材料により形成されることがより好ましい。このようにすれば、モータハウジング１と防水通風装置筐体１１との熱膨張係数が等しくなるため、これらの発熱時に熱応力に起因してモータハウジング１の開口部を貫通する防水通風装置筐体１１が金属疲労を起こす可能性を低減することができる。

次に防水通風フィルタ１２としては、たとえば一般の疎水性素材による多孔膜は通風抵抗が高く、モータ部ＭＲの通風冷却には適さない。一方、不織布フィルムは、不織布を構成する繊維の表面および繊維構造体内部が塵埃の濾過に寄与するため、低い通風抵抗を有しながら、塵埃を高い割合で捕集可能である。

しかし不織布が低い通風抵抗を有するのは、これを構成する複数の繊維間の隙間が大きいためである。つまり仮に防水通風フィルタ１２として不織布のフィルタのみが用いられれば、水の進入を抑制することが困難となる。

そこで図４を参照して、本実施の形態の防水通風フィルタ１２は、不織布フィルム２０を基材として、その一方（図４における上側）の主表面上に防水性繊維網状フィルム２１が積層された積層物として形成されることが好ましい。防水性繊維網状フィルム２１は、撥水処理が施された繊維により編まれた網状構造を有するフィルムである。撥水処理を施した繊維で編まれた網状構造により、繊維間の空隙の大きさをたとえば水の進入が防げる程度に小さくするなどの制御ができる。このため、防水性繊維網状フィルム２１の面内の撥水性のばらつきがなく、防水性繊維網状フィルム２１全面の防水性を高めることができる。

不織布フィルム２０を構成する繊維材料としては、ポリエステルまたは芳香族ポリアミドが用いられることが好ましい。特に排気口９に設置される防水通風フィルタ１２は、モータ内部領域ＭＩＲの加熱空気が通風することにより高い耐熱性が要求される観点から、芳香族ポリアミド系材料の不織布フィルム２０が用いられることがより好ましい。

本実施の形態の不織布フィルム２０は、その厚み方向に関して繊維の密度が低い（粗の）領域と、繊維の密度が高い（密の）領域との繊維密度分布を有することが好ましい。つまり、より高密度の塵埃が含まれる空気が存在する外気側に不織布フィルムの厚み方向に関する粗の面を向けるように、不織布フィルム２０（を含む防水通風フィルタ１２）が設置されることが好ましい。このようにすれば、防水通風フィルタ１２のうちモータハウジング１の外側を向く表面側に塵埃がたまりフィルタ１２全体の通風抵抗を著しく増加させる、いわゆるフィルタの表面濾過を抑制することができ、防水通風フィルタ１２の長寿命化が図れる。

本実施の形態の不織布フィルム２０の通気性（フラジール法 ＪＩＳ Ｌ１０９６による）は１００ｍＬ／ｃｍ²／ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、モータ内部領域ＭＩＲの冷却に十分な通風量を得ることができる。

防水性繊維網状フィルム２１を構成する繊維材料としては、ポリエステルまたは芳香族ポリアミドが用いられることが好ましい。特に排気口９に設置される防水通風フィルタ１２は、モータ内部領域ＭＩＲの加熱空気が通風することにより高い耐熱性が要求される観点から、芳香族ポリアミド系材料の防水性繊維網状フィルム２１が用いられることがより好ましい。また本実施の形態の防水性繊維網状フィルム２１の通気性（フラジール法 ＪＩＳ Ｌ１０９６による）は１００ｍＬ／ｃｍ²／ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、モータ内部領域ＭＩＲの冷却に十分な通風量を得ることができる。

また防水性繊維網状フィルム２１における開口部の大きさを決める、当該フィルムを構成する複数の繊維のうち隣り合う１対の繊維の間隔は、１０μｍ以上であることが好ましい。このようにすれば、モータ内部領域ＭＩＲの冷却に十分な通風量を得ることができる。

防水性繊維網状フィルム２１の撥水性（スプレー法 ＪＩＳ Ｌ１０９２による）は、４級以上であることが好ましい。このようにすれば、モータ内部領域ＭＩＲの冷却に必要な防水性を十分に得ることができる。

以上のような構成を有する防水通風フィルタ１２を通風させることにより、低い通風抵抗を維持しながら、高い防水性および防塵性を確保することができる。

次に、形状記憶合金バネ１３は、所定の温度以上の環境下で温度に対して不連続的に寸法または形状が変化する性質を有する任意の材料により形成され得るが、ここでは形状記憶合金バネ１３は、形状記憶合金材によるバネである。形状記憶合金材はある温度以上の環境下において形状が変化する性質を有するため、形状記憶合金バネ１３は、ある温度以上の環境下において自発的に伸びる性質を有している。

より具体的には、形状記憶合金バネ１３を構成する形状記憶合金材は、固体の結晶構造が変化する変態点以上の温度になると結晶構造変化が生じ、これに基づきその形状を回復する性質を有する。結晶構造変化は、温度変化に対して可逆的に実現できる。つまりたとえば形状記憶合金バネ１３は温度が上昇すれば伸長し、その後温度が下降すれば収縮して元の長さに戻る。

このような性質を有する形状記憶合金材は、ニッケルチタン合金、ニッケルチタンコバルト合金、ニッケルチタン銅合金からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。この中でも特に、形状記憶合金バネ１３が加熱により伸長して形状変化し始めたり、伸長した後に冷却により元の形状に戻る境界温度としての変態温度を１００℃にすることができるニッケルチタン合金が用いられることがより好ましい。

ただし形状記憶合金バネ１３を構成する材料としてはこれに限らず、たとえば温度変化による気体液体間の転移および液体固体間の転移などの相変化、または同一相（たとえば固相）における体積変化を利用可能な材料により、温度に応じて伸縮可能な温度伸長材としてのバネ１３が形成されてもよい。

形状記憶合金バネ１３は温度に対して不連続的に寸法等が変化するため、上記のように温度がたとえば所定温度以上に上がれば図２のＷの値がすぐに１ｍｍ以上となるように伸長しやすくなる。したがってたとえば図２のＷの値が１ｍｍ未満となる程度に不十分な伸長をする可能性を低減することができ、所定温度以上の状況下では確実に通気させ、所定温度以下の状況下では通気を確実に遮断するなど、両状況間の切り替えをより明瞭にさせることができる。その結果、防水通風装置１０の性能をいっそう高めることができる。

次に、通風弁１４は、フッ素系またはシリコーン系の材料により構成されることが好ましい。フッ素系またはシリコーン系の材料は柔軟なゴム状の素材であるため、たとえば図３のように通風弁１４が閉まった状態において、通風弁表面１４ａと筐体内壁面１１ａとの密着性を良好にさせることができる。このため防水通風装置１０は、防水通風フィルタ１２に対する不要な通風を防止することができ、たとえば防水通風フィルタ１２が常時通風している場合に比べて防水通風フィルタ１２を長寿命化させることができる。またフッ素系またはシリコーン系の材料は耐熱性が優れることから、これを通風弁１４に用いることにより、防水通風装置１０の信頼性が高められる。

次に押さえバネ１５は、特に図３のように通風弁１４が閉じたときに通風口１６に空気の流れＦが生じることを抑制することを補助するために配置される。したがって押さえバネ１５は、電動パワーステアリング装置１００において必須のものではなく、形状記憶合金バネ１３の張力如何によっては不要となる場合もある。

また押さえバネ１５は、上記の形状記憶合金バネ１３を構成する形状記憶合金のように温度に応じて敏感に伸長するような部材ではなく、一般公知の（形状記憶合金ほどには温度に応じて敏感に伸長または変形することのない）鋼材により形成されることが好ましい。

基本的に押さえバネ１５は、図２および図３に示すように、防水通風装置１０内の中でもモータハウジング１の外側に配置されている。このため特にこれが吸気口８側に設置された場合には、押さえバネ１５の周囲には外気が触れ、押さえバネ１５の周囲の温度が極度に上がることは少ない。しかし特にたとえばこれが排気口９側に設置された場合には、押さえバネ１５の周囲の温度が上昇しやすくなる。このため温度が上昇しても形状記憶合金バネ１３のように伸長しない材質にてこれを形成することにより、固定子巻線４の発熱により形状記憶合金バネ１３が伸長する際に誤って押さえバネ１５が伸長しないようにさせることができる。

モータ内気側通風口１７は、金属製の網状フィルタにより形成されることが好ましい。すなわちモータ内気側通風口１７は、金属製の微細な部材が複数、格子状に並ぶことにより網状となり、当該微細な部材のうち隣り合う１対の部材の間に形成される隙間を空気が通ることが可能な態様となっている。

これにより、モータ内部領域ＭＩＲからモータハウジング１の外部へ電磁場が漏れることが抑制できるため、モータ部ＭＲの駆動パワー（出力）の低下が抑制できる。またモータ部ＭＲからモータ駆動制御装置部ＣＲへの電磁ノイズを抑制することができる。

なおその他の、たとえばファン７の形状、設置位置、素材は特に限定されない。またモータ内部領域ＭＩＲにおける各構成要素の隙間による風路の構造を決定する固定子鉄心２および回転子鉄心３の形状および素材についても、特に限定されない。

次に、電動パワーステアリング装置の固有の問題に触れつつ、本実施の形態の作用効果について説明する。

産業用のモータ類と異なり、車両用の電動パワーステアリング装置用のモータ（モータ部）においては、車両のハンドル操作時にのみモータの回転動作が発生する。そのため、通常の動作ではモータ内部領域の温度上昇は緩やかであり、たとえばハンドルを常時回し続けるような稀な動作においてのみモータ部の冷却が必要となる。

しかし、たとえばモータハウジングの開口部に防水通風フィルタを備えただけの冷却方法においては、冷却が不要な上記通常の動作時においても防水通風フィルタに空気の流れが発生し通風される。このことは防水通風フィルタの目詰まりを不要に助長する。また通風冷却による防水通風フィルタの目詰まりは外気の塵埃に起因するため、特に吸気口に取り付けられた防水通風フィルタが目詰まりを起こしやすく、その目詰まりによりフィルタの寿命が短縮されることが問題となる。

また産業用のモータ類と異なり、車両用の電動パワーステアリング装置用のモータ（モータ部）においては、車両の狭い領域に収納されるため、目詰まりによる防水通風フィルタの交換が非常に困難である。このことから防水通風フィルタを長寿命化させ、その交換頻度をなるべく少なくする要請がある。

そこで本実施の形態においては、上記のように防水通風装置１０に防水通風フィルタ１２と、温度伸長材としての形状記憶合金バネ１３と、これに固定された通風弁１４とを含む構成としている。そして上記のようにたとえばハンドルを常時回し続けモータ部ＭＲが過剰に発熱するような特殊な動作のときのみに、形状記憶合金バネ１３の発熱による伸長を利用して通風弁１４を開き防水通風フィルタ１２からの通風冷却を可能とする。

これにより本実施の形態においては、通風弁１４を動かすための動力および温度を感知するためのセンサを必要とせずに、上記のように簡単な構成で必要な時のみに通風弁１４を動作させることができることから、たとえばセンサなどを追加で設置する場合に懸念される装置の大型化を回避することができる。また本実施の形態においては、真に冷却が必要な時のみに通風弁１４が開いて防水通風フィルタ１２からの通風冷却がなされるため、不要に常時防水通風フィルタ１２からの通風がなされる場合に比べて防水通風フィルタ１２の目詰まり量を少なくし、その寿命を長くすることができる。なおたとえ上記図２の通風口１６の幅Ｗが１ｍｍ未満となる程度に形状記憶合金バネ１３が僅かに伸びる場合があったとしても、幅Ｗが１ｍｍ以上伸びる場合に比べて通風口１６の風量は非常に少なくなり、防水通風フィルタ１２の目詰まり量の増加をある程度抑制することができる。

また図２に示すようにモータ内部領域ＭＩＲの冷却が必要で通風弁１４が開いているときには、モータ内部領域ＭＩＲへの水分および塵埃の進入の抑制は防水通風フィルタ１２が担っている。一方、図３に示すようにモータ内部領域ＭＩＲの冷却が不要なモータ部ＭＲの通常動作時において、モータ内部領域ＭＩＲへの水分および塵埃の進入の抑制は防水通風フィルタ１２および通風弁１４の２つの部材が担っている。このため、図３に示す通風弁１４が閉じられた状態においてはモータ内部領域ＭＩＲへの水分および塵埃の進入は二重に抑制される。したがって、本実施の形態においては、モータハウジング側面ＭＲＳの一部を開口しそこを貫通するように防水通風装置１０が配置されるとはいえ、モータ部ＭＲの防水性および防塵性に係る十分な信頼性が確保できる。

次に、本実施の形態においては、モータ内部領域ＭＩＲの発熱の原因となる固定子巻線４の近傍（終端部）に通風弁１４を開閉するための形状記憶合金バネ１３が配置される態様を有している。このため固定子巻線４の発熱は形状記憶合金バネ１３に効率的に伝熱される。したがって固定子巻線４の発熱に基づきモータ内部領域ＭＩＲが高温に加熱される前に、素早く通風弁１４を開き通風冷却を開始することができる。

以上に述べた構成を有するモータ部ＭＲと、モータ駆動制御装置部ＣＲとを一体化させることにより、電動パワーステアリング装置１００を小型化させることができる。

（実施の形態２）
まず図５を用いて、本実施の形態の電動パワーステアリング装置２００の構成について説明する。

図５を参照して、電動パワーステアリング装置２００の構成は基本的に実施の形態１の電動パワーステアリング装置１００と同様であるが、防水通風装置１０の代わりに防水通風装置３０が設置されている点において、図５は図１と異なっている。

次に図６〜図７を用いて、防水通風装置３０の構成および動作について詳細に説明する。

図６を参照して、防水通風装置３０は、防水通風装置１０と同様に、モータハウジング側面ＭＲＳの一部に設けられた開口部としての吸気口８を貫通するように設けられている。そして防水通風装置３０は、防水通風装置１０と同様に、モータハウジング１の内部（モータ内部領域ＭＩＲ）においてモータハウジング１の外部に比べてその幅が狭くなっている。しかし図６の断面図においては防水通風装置３０は左右方向に関して対称な形状となっておらず、モータハウジング１の外側の領域は内側の領域に比べて左側にのみ広がりその幅が広くなっている。つまり図６において防水通風装置３０は、Ｌの字を上下反転させたような断面形状を有している。

防水通風装置３０は、防水通風装置１０と同様に、防水通風装置筐体１１と、防水通風フィルタ１２と、通風弁１４と、押さえバネ１５とを有しているが、実施の形態１の形状記憶合金バネ１３の代わりにバイメタルバネ３１を有している。

つまり、通風弁１４を開閉するためにこれに固定させる温度伸長材としては、実施の形態１に述べた形状記憶合金を用いたバネ（形状記憶合金バネ１３）に限らず、本実施の形態のようにバイメタルを用いたバネ（バイメタルバネ３１）が用いられてもよい。この場合も実施の形態１と同様に、防水通風フィルタ１２を不要に使用することによるその目詰まりを抑制し、防水通風フィルタ１２の寿命を向上させることができる。

バイメタルは、熱膨張係数の異なる金属材料が２種類以上接合された金属の複合材料である。バイメタルは、金属の複合材料としての形状および厚み、ならびにこれを構成する個々の金属材料の組成および厚みを最適化することにより、温度に応じて伸縮および変形するよう制御することができる。

図６のバイメタルバネ３１は板状の形状（板バネ状）を有しているが、これは実際には（図示されないが）低熱膨張材料と高熱膨張材料との２つの金属材料が板状に積層された構成を有している。バイメタルバネ３１は図６の上下方向（モータハウジング１の内側から外側へと延びる方向）に延びるように配置されている。

具体的には、バイメタルバネ３１を構成する低熱膨張材料としてはニッケルと鉄との合金材料が、高熱膨張材料としては銅、ニッケル、亜鉛、マンガン、モリブデンからなる群から複数選択され組み合わされた合金材料が用いられることが好ましい。
このような板バネ状のバイメタルバネ３１は、温度上昇による低熱膨張材料と高熱膨張材料との熱膨張率の差により板状部材が反る変形を実現することができる。そのためバイメタルバネ３１は、温度上昇を感知するバネとして利用できる。

なお防水通風装置３０の防水通風装置筐体１１は、モータハウジング１の外側において図６の左側に突出した領域の最も左側の面の一部に１つの開口部が設けられており、当該開口部を塞ぐように防水通風フィルタ１２が設けられている。

通風弁１４は、バイメタルバネ３１の図６の左側（防水通風フィルタ１２側）を向く表面上の一部（図６の最も上側の領域）に、バイメタルバネ３１と一体となるように固定されている。通風弁１４は防水通風装置筐体１１が特に図６の左側に突出した領域の内壁面よりも小さい幅および断面積を有することにより、通風弁１４の表面と防水通風装置筐体１１の内壁面との間に空気の通風口１６を形成可能な大きさおよび形状を有することが好ましい。

押さえバネ１５は、バイメタルバネ３１の図６の右側を向く表面上の一部（図６の最も上側の領域）に固定され、図６の左右方向に伸縮可能となっている。つまり押さえバネ１５の１対の端部のうちの一方（図６の左側）の端部はバイメタルバネ３１の右側の表面に固定されており、押さえバネ１５の１対の端部のうちの他方（図６の右側）の端部は防水通風装置筐体１１の内壁面のうち最も右側の領域に固定されている。

その他、たとえば固定子巻線４がバイメタルバネ３１（防水通風装置筐体１１のうち特に図６の下側の、バイメタルバネ３１が収納される領域）の外周に巻回された構成を有する点などは、実施の形態１と同様である。

次に防水通風装置３０の動作について説明する。
図６のように、たとえばモータ部ＭＲの駆動により固定子巻線４が（過剰に）発熱すれば、バイメタルバネ３１がこれを構成する板材の主表面に沿う方向に関して反るように湾曲する。これにより、通風弁１４の通風弁表面１４ａと、これに対向する防水通風装置筐体１１の筐体内壁面１１ａとの間に隙間が形成される。この隙間により、実施の形態１と同様に通風弁１４が開き、防水通風フィルタ１２から防水通風装置１０内に入った空気の流れＦが通るための通風口１６が形成される。その後は実施の形態１と同様にファン７の回転などにより、内気はモータ部ＭＲの外側に、外気はモータ部ＭＲの内側に流れるよう循環する空気の流れＦが生じ、モータ部ＭＲの内部と外部との間で熱交換がなされる。

なお当該通風口１６の断面形状等によって変動する可能性があるものの、ここでは実施の形態１と同様に、図６の断面図における通風弁表面１４ａと筐体内壁面１１ａとの隙間の最大幅Ｗが１ｍｍ以上になる程度にバイメタルバネ３１が反った状態を、通風弁１４が開いた状態（熱交換が可能な状態）と定義する。

一方、図７を参照して、固定子巻線４が発熱せずバイメタルバネ３１が反らない場合には、これに固定された通風弁１４はその表面がモータハウジング側面ＭＲＳに交差（直交）する方向に延び、通風弁表面１４ａと筐体内壁面１１ａとが互いに接触する態様となる。このため実施の形態１と同様に通風弁１４が閉じ、通風口１６が形成されなくなることから熱交換はされなくなる。発熱量が少なく図６の幅Ｗが十分でない場合も同様である。

なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータハウジング、２ 固定子鉄心、３ 回転子鉄心、４ 固定子巻線、５ 回転子磁石、６ シャフト、７ ファン、８ 吸気口、９ 排気口、１０，３０ 防水通風装置、１０ｂ ボス、１１ 防水通風装置筐体、１１ａ 筐体内壁面、１２ 防水通風フィルタ、１３ 形状記憶合金バネ、１４ 通風弁、１４ａ 通風弁表面、１５ 押さえバネ、１６ 通風口、１７ モータ内気側通風口、２０ 不織布フィルム、２１ 防水性繊維網状フィルム、３１ バイメタルバネ、１００ 電動パワーステアリング装置、１０１ コネクタ、１０２ コンデンサ、１０３ コイル、１０４ 制御回路、１０５ 制御基板、１０６ ヒートシンク、１０７ スイッチング素子、１０８ 回転センサ、１０９ 回路端子、１１０ モータ端子、１１１ 駆動制御装置ケース、ＣＲ モータ駆動制御装置部、Ｆ 空気の流れ、ＭＩＲ モータ内部領域、ＭＲ モータ部、ＭＲＦ モータハウジング正面、ＭＲＳ モータハウジング側面。

Claims (8)

1. 固定子と回転子とを取り囲むように配置されたモータハウジングと、
   前記モータハウジングに取り囲まれたモータ内部領域内に配置された内扇ファンと、
   前記モータ内部領域の外部からモータ内部領域内の少なくとも一部に通じるように配置された防水通風装置とを備え、
   前記防水通風装置は、防水通風フィルタと、温度伸長材と、通風弁とを含み、
   前記温度伸長材は、前記モータ内部領域の温度に応じて伸縮可能であり、
   前記温度伸長材が伸びたときにのみ前記通風弁が開き、
   前記通風弁が開いたときにのみ前記防水通風フィルタに通風し、前記内扇ファンの回転により前記モータ内部領域と前記モータ内部領域の外側との間で換気可能である、モータ。
2. 前記固定子に巻回された固定子巻線が前記温度伸長材の外周に巻回された構成を有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記温度伸長材は形状記憶合金材によるバネである、請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記温度伸長材はバイメタルによるバネである、請求項１または２に記載のモータ。
5. 前記防水通風フィルタは、不織布フィルムと防水性繊維網状フィルムとを貼り合わせた積層物である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記通風弁は、フッ素系またはシリコーン系の材料により構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記防水通風装置にはモータ内気側通風口が設けられ、
   前記モータ内気側通風口は金属製の網状フィルタにより構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータからなるモータ部と、
   前記モータ部の駆動を制御するモータ駆動制御装置部とを備える、電動パワーステアリング装置。

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