JP2017208948A

JP2017208948A - 回転電機

Info

Publication number: JP2017208948A
Application number: JP2016100053A
Authority: JP
Inventors: 中山　賢治; Kenji Nakayama; 賢治中山; 金澤　宏至; Hiroshi Kanazawa; 宏至金澤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-24

Abstract

【課題】モータ特性不具合時の原因究明や、顧客のバリエーションに対して、幅広く対応ができるモータ構造を提供することである。【解決手段】本発明に係る回転電機は、ロータを支持するシャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する第１ベアリング及び第２ベアリングと、径方向に沿って前記ロータと対向するステータと、前記第１ベアリングを支持する第１ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第１延材部を有する第１カバーと、前記第２ベアリングを支持する第２ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第２延材部を有する第２カバーと、前記第１カバーと前記第２カバーを覆うハウジングと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に係り、特に、車載用の電動パワーステアリングモータのハウジング構造及び、モータの軸受け構造など、モータ構造全般に関するものである。

従来の技術として、特許文献１は、モータ取付けフランジが一体化されたモータハウジング内に、ステータ/ロータの磁気回路部品とベアリングを保持するベアリングボックスが一体となったフランジ及びバスバーを組み込んだ後に、モータ特性のための検査を行う構造が開示されている。

特開２０１４−７５９２９号公報

本発明の課題は、モータ特性不具合時の原因究明や、顧客のバリエーションに対して、幅広く対応ができるモータ構造を提供することである。

本発明に係る回転電機は、ロータを支持するシャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する第１ベアリング及び第２ベアリングと、径方向に沿って前記ロータと対向するステータと、前記第１ベアリングを支持する第１ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第１延材部を有する第１カバーと、前記第２ベアリングを支持する第２ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第２延材部を有する第２カバーと、前記第１カバーと前記第２カバーを覆うハウジングと、を備える。

本発明によれば、モータ特性不具合時の原因究明や、顧客のバリエーションに対して、幅広く対応ができる。

機電一体型電動パワーステアリング用モータの展開鳥瞰図である。仮組みモータ１８と他の部品の展開鳥瞰図である。機電一体型電動パワーステアリング用モータの斜視図である。図３に示された機電一体型電動パワーステアリング用モータのシャフト６を通る断面図である。

本発明の実施例について、図１ないし図４を用いて説明する。本発明の一実施例である、電動パワーステアリング用モータを用いて仮組みモータ構造及び、製造方法を説明していく。

図１は、機電一体型電動パワーステアリング用モータの展開鳥瞰図である。図２は、仮組みモータ１８と他の部品の展開鳥瞰図である。図３は、機電一体型電動パワーステアリング用モータの斜視図である。図４は、図３に示された機電一体型電動パワーステアリング用モータのシャフト６を通る断面図である。

図１、図２及び図４に示されるように、第1カバー３及び第２カバー１５の内周側には、分割されたステータコア１２が溶接または溶接レスでリング形状を保持し、圧入または、焼嵌めされている。

ステータコア１２の外周側に配置される第１カバー３及び第２カバーは、ステータコア１２の外面に対して、積厚方向に延材部を有する。第１カバー３及び第２カバーを用いて、ステータコア１２を円環状に保持する機能を果たしている。このステータコア１２にボビン１３を取付け、ボビン１３の外周部にコイル１４を巻いて固定子を形成する。

ステータコア１２の内周側には、シャフト６、ロータコア７、磁石８、磁石カバー９、サイドカバー５から構成される回転子が設けられる。回転子は、第１ベアリングとなるFベアリング４及び第２ベアリングとなるRベアリング１０により支持される。

Fベアリング４は第１カバー３に固定される。Rベアリング１０は予圧ばね１１を介して第２カバー１５にそれぞれ固定される。第２カバー１５には貫通穴が設けられ、先に述べた固定子の口出し線、コイル１４が第２カバー１５の内側から外側に向かって通っている。

第２カバー１５の内側から延びた口出し線のコイル１４は、第２カバー１５に固定されたバスバーモールド１６の各端子に、溶接又は半田で接続されUVW-３相出力できるように配線されたバスバー端子にインバータから電力を給電する事でモータは回転し、モータ特性が計測可能な仮組み形状になる。

図２に示される仮組みモータ１８の状態にて、モータ特性が問題無い事を確認した後に、仮組みモータ１８をハウジング２に収納し、モータトルクをギアシステム側に伝達する部品となるジョイント１をモータシャフト６の先端に取付け、モータの出力軸の反対側には、磁石の回転センサとなる磁極センサ１７を取り付ける組立工程を経て、最終のモータシステム形状(電動パワーステアリング用モータ)としている。

次に図２を用いて、先に述べた仮組みモータ１８の構造とモータ特性の計測方法について説明する。仮組みモータ１８の状態でジョイント１の接続側となるシャフト６が第１カバー３から飛び出した状態となるため、試験装置に取付け可能な形状となっている。また、軸方向に対して反対側ではバスバーモールド１６が第２カバー１５に固定されており、固定子の結線が接続されている状態にあるため、バスバーモールド１６のUVW_３相端子を介して誘起電圧などのモータ特性が取得できる形状となっている。

仮組みモータ１８にモータ３相端子を含んだバスバーモールド１６が配置されている事で、モータ結線作業が不要であると共に、モータ特性の取得作業が容易になる効果を得られる。また、バスバーモールド１６が無い場合は複数本のコイルを結線する作業を行った後に、モータ特性の取得作業を行う必要がある。

このシャフト６の先端とバスバーモールド１６の３相端子を介してモータ特性を取得する事ができ、モータ不具合が発生した場合にはハウジング２に仮組みモータ１８を組み立てずに、不具合品として判別し、組立工程内から、除外する事が容易となる。

また、モータとして特性検査ができている事から、不具合発生時は原因調査も容易に行う事が可能である。この仮組みモータ１８は製品として出荷可能な形状でもあるため、モータ特性の保証が可能な最低限の部品で構成されたモータとして提供できるようにする事も可能である。

また、モータ取付け形状が変更となる場合でも、取付け形状が一体化されたハウジング２の取付け部を変更し、仮組みモータ１８の形状は共通化可能な構造とできるため、モータバリエーションを容易に増やす事もできる。

仮組みモータ１８組立後は、本図に示す例のように、ハウジング２の内部に仮組みモータを焼嵌め、圧入、接着剤などで収納・固定し、シャフト６の先端にモータトルクが伝達可能なジョイント１を圧入・焼嵌めなどで固定し、シャフト６の軸方向に対して反対側には、磁石８の回転センサとなる磁極センサ１７を取り付ける組立工程を経て、最終のモータシステム形状となる。

磁極センサ１７を仮組みモータ１８に取り付けると、ECUを使った実使用条件に近い状態で、モータを駆動させる事ができ、モータ特性であるトルク脈動などの測定が可能な効果を得る事ができる。仮組みモータ１８の構成として、ステータコア１２の外周に第１カバー３と第２カバー１５を嵌合させる構造としているが、本図に示すように、第１カバー３と第２カバー１５の間にステータコア１２が見えるよう、隙間があっても、隙間が無くてもステータコア１２を円環状に固定できるように、第１カバー３と第２カバー１５が組み込まれていれば、仮組みモータ１８としての機能は満足できる。

このように第１カバー３と第２カバー１５の延材部を必要な長さだけ設定し、ステータコア１２の外面が見えるよう、隙間を設ける事で、第１カバー３と第２カバー１５の材料費が減らせるため、コスト的に優位にする効果を得る事ができる。また、先に述べたステータコア１２は鉄材を用いているため、第１カバー３と第２カバー１５をステータコア１２と同材料である鉄材を用いて嵌合させると、嵌合面に対し温度変化で発生する線膨張係数が同一となるため、ステータコア１２の嵌合面にかかる応力負荷が軽減できる。そのため、ステータコアにかかる応力負荷の軽減により、コギングトルクなどのモータ特性悪化要因を防ぐ効果を得る事ができる。

図３に先に述べた最終のモータシステム形状となる電動パワーステアリングモータ１００の外観を示す。電動パワーステアリングモータ１００の外観から見てわかる通り、仮組みモータ１８は、最終顧客取付け形状が一体化されたハウジング２の内部に収納され、モータの出力軸には、モータトルクをギアシステム側に伝達するジョイント１が取付けられ、最終のモータシステム形状である、電動パワーステアリングモータ１００として、電動パワーステアリングギアシステムに組み込まれる形状となる。先に述べたように、仮組みモータ１８の形状を流用して、最終顧客の要望に合わせた、モータ取付けフランジ一体型のハウジング２とモータトルクをギアシステムに伝達するジョイント１の形状変更でモータバリエーションを容易に増やす事が可能となる効果を得る事ができる。

図４に本実施例である電動パワーステアリングモータ１００の断面図を示す。これまで述べてきたように固定子、回転子を含めた、仮組みモータ１８を最終顧客取付け形状が一体化されたハウジング２の内部に収めた構造となっている。EPSのシステム構成として、バスバーモールド１６に配置される、モータの３相端子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの右側には、電動パワーステアリングモータ１００を駆動するための駆動回路から構成されるECU(図示せず)が配置され、３相端子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗと電気的に接続され、モータに対して電流を流す事で、電動パワーステアリングモータ１００が駆動する。電動パワーステアリングモータ１００が駆動する事で、モータトルクが発生し、モータ出力側に配置されるジョイント１を介して電動パワーステアリングギアシステム(図示せず)にモータトルクを伝達する機構が取られている。

１…ジョイント、２…ハウジング、３…第１カバー、４…Fベアリング、５…サイドカバー、６…シャフト、７…ロータコア、８…磁石、９…磁石カバー、１０…Rベアリング、１１…予圧ばね、１２…ステータコア、１３…ボビン、１４…コイル、１５…第２カバー、１６…バスバーモールド、１６Ｕ…３相端子Ｕ、１６Ｖ…３相端子Ｖ、１６Ｗ…３相端子Ｗ、１７…磁極センサ、１８…仮組みモータ、１００…電動パワーステアリングモータ

Claims

ロータを支持するシャフトと、
前記シャフトを回転可能に支持する第１ベアリング及び第２ベアリングと、
径方向に沿って前記ロータと対向するステータと、
前記第１ベアリングを支持する第１ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第１延材部を有する第１カバーと、
前記第２ベアリングを支持する第２ベアリング支持部及び前記ステータの外面に固定される第２延材部を有する第２カバーと、
前記第１カバーと前記第２カバーを覆うハウジングと、を備える回転電機。
請求項１に記載された回転電機であって、
前記第１カバーと前記第２カバーは、前記シャフトの回転軸方向に沿った隙間を設けるように形成される回転電機。
請求項１又は２に記載された回転電機であって、
前記ステータに供給される電流を伝達しかつ前記第１カバー又は前記第２カバーのいずれか一方に固定されるバスバーを備える回転電機。
請求項１ないし３に記載されたいずれかの回転電機であって、
前記ロータの回転角を検出するための回転センサを備え、
前記回転センサが、シャフトに固定される回転電機。
請求項１ないし４に記載されたいずれかの回転電機であって、
前記第１カバーと第２カバーは、鉄材により構成される回転電機。