JP2018131079A - Brushless motor - Google Patents

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前原　秀雄
Hideo Maehara
秀雄 前原
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact brushless motor.SOLUTION: A reaction-force motor 100 comprises: a shaft 50 supported by a housing 40 so as to freely rotate; a rotation angle sensor 90 that detects a rotation angle of the shaft 50; and a control board 80 where controllers 35, 36 that control rotation of a rotor 60 on the basis of the result of detection by the rotation angle sensor 90 are mounted. The control board 80 is accommodated in a housing 40, with the shaft 50 passing through the control board. The rotation angle sensor 90 is formed on the control board 80 and has: an excitation coil pattern 91a, in which an excitation signal is input and a detection coil pattern 91b, which outputs a detection signal; and a sensor rotor 92 fixed to the shaft 50 and rotated facing the excitation coil pattern 91a and the detection coil pattern 91b.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ブラシレスモータに関するものである。   The present invention relates to a brushless motor.

特許文献１には、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、その反力モータの駆動を制御する反力コントローラと、を備え、反力モータと反力コントローラが別体に設けられた技術が開示されている。   Patent Document 1 includes a reaction force motor that applies a steering reaction force to a steering wheel via a steering shaft, and a reaction force controller that controls driving of the reaction force motor. A technique provided separately is disclosed.

この種の電動モータとしては、ロータの回転角度を検出する回転角度センサを有し、回転角度センサの検出結果に基づいてコントローラが電動モータの駆動を制御するブラシレスモータが主流となっている。回転角度センサとしては、レゾルバが用いられる場合には、レゾルバステータの端子がコントローラに電気的に接続される。   As this type of electric motor, a brushless motor that has a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the rotor, and in which the controller controls the drive of the electric motor based on the detection result of the rotation angle sensor is mainly used. When a resolver is used as the rotation angle sensor, a resolver stator terminal is electrically connected to the controller.

特開２０１０−２８０３１２号公報JP 2010-280312 A

従来のブラシレスモータでは、コントローラが別体に設けられると共に、コントローラと回転角度センサとを電気的に接続する必要があったため、ブラシレスモータ及びそれに付随する装備をコンパクトに構成することは困難であった。   In the conventional brushless motor, the controller is provided separately, and it is necessary to electrically connect the controller and the rotation angle sensor. Therefore, it is difficult to make the brushless motor and its associated equipment compact. .

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトなブラシレスモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a compact brushless motor.

第１の発明は、ブラシレスモータであって、ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、シャフトの回転角度を検出する回転角度センサと、回転角度センサの検出結果に基づいてロータの回転を制御するコントローラが実装された制御基板と、を備え、制御基板は、シャフトが貫通してハウジングに収容され、回転角度センサは、制御基板に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン及び検出信号を出力する検出コイルパターンと、シャフトに固定され、励磁コイルパターン及び検出コイルパターンに対向して回転するセンサロータと、を有することを特徴とする。   1st invention is a brushless motor, Comprising: The shaft rotatably supported by the housing, The rotation angle sensor which detects the rotation angle of a shaft, The rotation of a rotor is controlled based on the detection result of a rotation angle sensor A control board on which a controller is mounted, and the control board is housed in a housing with a shaft passing therethrough, and a rotation angle sensor is formed on the control board, and includes an excitation coil pattern and a detection signal to which an excitation signal is input. It has a detection coil pattern to be output, and a sensor rotor fixed to the shaft and rotating to face the excitation coil pattern and the detection coil pattern.

第１の発明では、ロータの回転を制御するコントローラが実装された制御基板はシャフトが貫通してハウジングに収容される。また、シャフトの回転角度を検出する回転角度センサの励磁コイルパターン及び検出コイルパターンが制御基板に形成される。   In the first invention, the control board on which the controller for controlling the rotation of the rotor is mounted is accommodated in the housing through the shaft. Further, an excitation coil pattern and a detection coil pattern of a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the shaft are formed on the control board.

第２の発明は、シャフトはその両端部がハウジングから突出して形成されることを特徴とする。   The second invention is characterized in that the shaft is formed so that both end portions thereof protrude from the housing.

第３の発明は、シャフトは運転者によるステアリングホイールの操作に伴って回転するステアリングシャフトの一部を構成し、ブラシレスモータは、ステアリングシャフトに操舵反力を付与する反力モータであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the shaft constitutes a part of a steering shaft that rotates in accordance with the operation of the steering wheel by the driver, and the brushless motor is a reaction force motor that applies a steering reaction force to the steering shaft. And

第３の発明では、コンパクトな反力モータが得られるため、車両への反力モータの搭載性が向上する。   In the third aspect of the invention, since a compact reaction force motor is obtained, the mountability of the reaction force motor on the vehicle is improved.

第４の発明は、ブラシレスモータは車輪を転舵するラックシャフトに回転力を直接付与する転舵モータであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, the brushless motor is a steering motor that directly applies a rotational force to a rack shaft that steers wheels.

第４の発明では、コンパクトな転舵モータが得られるため、車両への転舵モータの搭載性が向上する。   In the fourth aspect of the invention, since a compact steering motor is obtained, the mountability of the steering motor on the vehicle is improved.

本発明によれば、コンパクトなブラシレスモータを提供することができる。   According to the present invention, a compact brushless motor can be provided.

本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータが用いられるステアリング装置の構成図である。It is a lineblock diagram of a steering device in which a brushless motor concerning a 1st embodiment of the present invention is used. 本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータの断面図である。1 is a cross-sectional view of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータの制御基板の平面図である。It is a top view of the control board of the brushless motor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータが用いられるステアリング装置の構成図である。It is a block diagram of the steering device in which the brushless motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention is used.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータは、ステアリング装置１０１に搭載される反力モータ１００である。 <First Embodiment>
The brushless motor according to the first embodiment of the present invention is a reaction force motor 100 mounted on the steering device 101.

まず、図１を参照して、ステアリング装置１０１について説明する。   First, the steering device 101 will be described with reference to FIG.

ステアリング装置１０１は、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に応じて車輪２を転舵するステアバイワイヤ制御と、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト制御と、の双方が可能なものである。   The steering device 101 is steer-by-wire control that steers the wheel 2 in accordance with the operation of the steering wheel 1 by the driver (hereinafter referred to as “steering operation”), assist control that assists the steering operation by the driver, Both are possible.

ステアリング装置１０１は、運転者によるステアリング操作に伴って回転する第１ステアリングシャフト３と、車輪２を転舵するラックシャフト５に連係する第２ステアリングシャフト４と、第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４との接続と切断を切り換える接続切換部としてのクラッチ６と、を備える。   The steering device 101 includes a first steering shaft 3 that rotates in response to a steering operation by a driver, a second steering shaft 4 that is linked to a rack shaft 5 that steers the wheels 2, a first steering shaft 3, and a second steering. And a clutch 6 serving as a connection switching unit that switches between connection and disconnection with the shaft 4.

クラッチ６は電磁クラッチであり、電磁コイルが励磁状態で第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４を切断し、電磁コイルが非励磁状態で第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４を機械的に接続する。クラッチ６が切断された状態ではステアバイワイヤ制御が行われ、クラッチ６が接続された状態ではアシスト制御が行われる。   The clutch 6 is an electromagnetic clutch, which cuts the first steering shaft 3 and the second steering shaft 4 when the electromagnetic coil is excited, and mechanically connects the first steering shaft 3 and the second steering shaft 4 when the electromagnetic coil is not excited. Connect to. Steer-by-wire control is performed when the clutch 6 is disconnected, and assist control is performed when the clutch 6 is connected.

第２ステアリングシャフト４は、クラッチ６に接続された入力シャフト１１と、ピニオンギヤ１２ａが形成されたピニオンシャフト１２と、入力シャフト１１とピニオンシャフト１２を連結するトーションバー１３と、を有する。ピニオンギヤ１２ａは、ラックシャフト５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合う。   The second steering shaft 4 includes an input shaft 11 connected to the clutch 6, a pinion shaft 12 on which a pinion gear 12 a is formed, and a torsion bar 13 that couples the input shaft 11 and the pinion shaft 12. The pinion gear 12 a meshes with a rack gear 5 a formed on the rack shaft 5.

クラッチ６が接続された状態で、ステアリングホイール１が操作されると、第１ステアリングシャフト３及び第２ステアリングシャフト４が回転し、その回転がピニオンギヤ１２ａ及びラックギヤ５ａによってラックシャフト５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪２が転舵される。   When the steering wheel 1 is operated with the clutch 6 connected, the first steering shaft 3 and the second steering shaft 4 rotate, and the rotation is converted into linear motion of the rack shaft 5 by the pinion gear 12a and the rack gear 5a. Then, the wheel 2 is steered through the knuckle arm 14.

第１ステアリングシャフト３には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角度を検出する舵角センサ２１が設けられる。舵角センサ２１は、図示しないが、第１ステアリングシャフト３と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち第１ステアリングシャフト３の回転角度を演算するものである。   The first steering shaft 3 is provided with a steering angle sensor 21 that detects a steering angle that is a rotation angle of the steering wheel 1. Although not shown, the rudder angle sensor 21 includes a center gear that rotates integrally with the first steering shaft 3 and two outer gears that mesh with the center gear, and is based on a change in magnetic flux accompanying the rotation of the two outer gears. Thus, the rotation angle of the center gear, that is, the rotation angle of the first steering shaft 3 is calculated.

第２ステアリングシャフト４には、クラッチ６が接続された際に、運転者によるステアリング操作によって入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ２２が設けられる。トルクセンサ２２は、入力シャフト１１とピニオンシャフト１２との相対回転に伴うトーションバー１３のねじれ変形に基づいて操舵トルクを検出する。   The second steering shaft 4 is provided with a torque sensor 22 that detects a steering torque input by a driver's steering operation when the clutch 6 is connected. The torque sensor 22 detects the steering torque based on the torsional deformation of the torsion bar 13 accompanying the relative rotation between the input shaft 11 and the pinion shaft 12.

ステアリング装置１０１は、減速機構３２を介してピニオンシャフト１２に回転力を付与する転舵モータ３１をさらに備える。転舵モータ３１は、クラッチ６が切断された状態では、車輪２を転舵する転舵力をピニオンシャフト１２を通じてラックシャフト５に付与する。また、転舵モータ３１は、クラッチ６が接続された状態では、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力をピニオンシャフト１２に付与する。   The steering device 101 further includes a steering motor 31 that applies a rotational force to the pinion shaft 12 via the speed reduction mechanism 32. The steered motor 31 applies a steered force for steering the wheels 2 to the rack shaft 5 through the pinion shaft 12 in a state where the clutch 6 is disconnected. Further, the steered motor 31 applies assist force to the pinion shaft 12 to assist the steering operation by the driver when the clutch 6 is connected.

減速機構３２は、転舵モータ３１の出力軸に連結されたウォームシャフト３２ａと、ウォームシャフト３２ａと噛み合うと共にピニオンシャフト１２に連結されたウォームホイール３２ｂと、を有する。   The speed reduction mechanism 32 includes a worm shaft 32 a connected to the output shaft of the steering motor 31, and a worm wheel 32 b that meshes with the worm shaft 32 a and is connected to the pinion shaft 12.

ステアリング装置１０１は、クラッチ６が切断された状態で第１ステアリングシャフト３に操舵反力を付与する反力モータ１００をさらに備える。反力モータ１００が駆動すると、運転者のステアリング操作に対して第１ステアリングシャフト３に操舵反力が付与される。これにより、運転者のステアリング操作に対して擬似的なハンドルの重さを与えることができる。   The steering device 101 further includes a reaction force motor 100 that applies a steering reaction force to the first steering shaft 3 in a state where the clutch 6 is disconnected. When the reaction force motor 100 is driven, a steering reaction force is applied to the first steering shaft 3 in response to the driver's steering operation. As a result, a pseudo steering wheel weight can be given to the driver's steering operation.

ステアリング装置１０１は、転舵モータ３１の駆動を制御する転舵コントローラ３５と、反力モータ１００の駆動を制御する反力コントローラ３６と、をさらに備える。転舵モータ３１は、転舵コントローラ３５を一体に有するコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。同様に、反力モータ１００は、反力コントローラ３６を一体に有するコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。転舵コントローラ３５及び反力コントローラ３６には、車両コントローラ３７を通じて車速等の車両の情報が入力される。   The steering apparatus 101 further includes a steering controller 35 that controls driving of the steering motor 31 and a reaction force controller 36 that controls driving of the reaction force motor 100. The steered motor 31 is configured as a controller-integrated brushless motor that integrally includes a steered controller 35. Similarly, the reaction force motor 100 is configured as a controller-integrated brushless motor integrally including a reaction force controller 36. Vehicle information such as vehicle speed is input to the steering controller 35 and the reaction force controller 36 through the vehicle controller 37.

次に、ステアリング装置１０１によるステアリング制御について説明する。   Next, steering control by the steering device 101 will be described.

通常時には、クラッチ６が切断されてステアバイワイヤ制御が行われる。ステアバイワイヤ制御では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵コントローラ３５が転舵モータ３１を制御することによって、車輪２が転舵される。具体的には、転舵コントローラ３５は、舵角センサ２１の検出結果や車速に基づいて目標転舵角を設定し、車輪２の転舵角が目標転舵角に一致するように転舵モータ３１を制御する。また、ステアバイワイヤ制御では、車輪２の転舵状態に応じて反力コントローラ３６が反力モータ１００を制御することによって、ステアリングホイール１に操舵反力が付与される。具体的には、反力コントローラ３６は、ステアリング操作によって路面から受ける反力に相当する目標操舵反力を設定し、第１ステアリングシャフト３に付与される操舵反力が目標操舵反力に一致するように反力モータ１００を制御する。   Normally, the clutch 6 is disengaged and steer-by-wire control is performed. In the steer-by-wire control, the wheel 2 is steered when the steer controller 35 controls the steer motor 31 in accordance with the steering operation by the driver. Specifically, the steering controller 35 sets a target turning angle based on the detection result of the steering angle sensor 21 and the vehicle speed, and the steering motor so that the turning angle of the wheel 2 matches the target turning angle. 31 is controlled. In the steer-by-wire control, the reaction force controller 36 controls the reaction force motor 100 according to the steered state of the wheels 2, whereby a steering reaction force is applied to the steering wheel 1. Specifically, the reaction force controller 36 sets a target steering reaction force corresponding to the reaction force received from the road surface by the steering operation, and the steering reaction force applied to the first steering shaft 3 matches the target steering reaction force. Thus, the reaction force motor 100 is controlled.

制御系統に異常が発生した場合には、クラッチ６が接続されてステアバイワイヤ制御からアシスト制御に切り換えられる。アシスト制御では、転舵コントローラ３５は、トルクセンサ２２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力がピニオンシャフト１２に付与されるように転舵モータ３１を制御する。この際、反力モータ１００は、ステアリング操作の負荷とならないように無負荷状態となる。   When an abnormality occurs in the control system, the clutch 6 is connected to switch from steer-by-wire control to assist control. In the assist control, the steered controller 35 controls the steered motor 31 so that an assist force that assists the steering operation by the driver is applied to the pinion shaft 12 based on the detection result of the torque sensor 22. At this time, the reaction force motor 100 is in a no-load state so as not to be a load for the steering operation.

次に、図２〜４を参照して、反力モータ１００について詳しく説明する。   Next, the reaction force motor 100 will be described in detail with reference to FIGS.

反力モータ１００は、ハウジング４０と、ハウジング４０に回転自在に支持されたシャフト５０と、シャフト５０が固定されたロータ６０と、ハウジング４０に支持されロータ６０に対して径方向に対向して配置されたステータ７０と、ロータ６０の回転を制御する反力コントローラ３６が実装された制御基板８０と、を備える。   The reaction force motor 100 is disposed in a housing 40, a shaft 50 rotatably supported by the housing 40, a rotor 60 to which the shaft 50 is fixed, and a housing 40 supported by the housing 40 in a radial direction. And a control board 80 on which a reaction force controller 36 for controlling the rotation of the rotor 60 is mounted.

ハウジング４０は、ロータ６０及びステータ７０を収容するメインハウジング４１と、メインハウジング４１に締結され制御基板８０を収容するサブハウジング４２と、サブハウジング４２の開口部を封止するカバー４３と、を有する。   The housing 40 includes a main housing 41 that accommodates the rotor 60 and the stator 70, a sub housing 42 that is fastened to the main housing 41 and accommodates the control board 80, and a cover 43 that seals the opening of the sub housing 42. .

メインハウジング４１は、ロータ６０及びステータ７０を収容する略有底筒状の本体部４４と、本体部４４から径方向に突出して形成されコネクタ３９ａ，３９ｂが取り付けられるコネクタ接続部４５と、本体部４４及びコネクタ接続部４５に亘って形成され外周面にボス４６ａが形成されたフランジ部４６と、を有する。   The main housing 41 includes a substantially bottomed cylindrical main body portion 44 that accommodates the rotor 60 and the stator 70, a connector connecting portion 45 that is formed to project from the main body portion 44 in the radial direction and to which connectors 39a and 39b are attached, and a main body portion. 44 and the connector connection part 45, and the flange part 46 in which the boss | hub 46a was formed in the outer peripheral surface.

本体部４４の底部には、シャフト５０が挿通する貫通孔４４ａが形成される。本体部４４の外周面には、複数の取付部４４ｂが突出して形成される。反力モータ１００は、取付部４４ｂを介して車体に取り付けられる。   A through hole 44 a through which the shaft 50 is inserted is formed at the bottom of the main body 44. A plurality of attachment portions 44 b protrude from the outer peripheral surface of the main body portion 44. The reaction force motor 100 is attached to the vehicle body via the attachment portion 44b.

サブハウジング４２は、制御基板８０の外周形状に沿う内周面を有し制御基板８０を収容する本体部４７と、外周面にボス４８ａが形成されたフランジ部４８と、を有する。本体部４７の内周面には、制御基板８０の一方の面の外周縁が当接する段部４７ａが形成される。また、本体部４７には、内外面を貫通する孔４７ｂが形成される。   The sub-housing 42 has a main body portion 47 that has an inner peripheral surface that follows the outer peripheral shape of the control board 80 and accommodates the control board 80, and a flange portion 48 in which a boss 48 a is formed on the outer peripheral surface. On the inner peripheral surface of the main body portion 47, a step portion 47 a with which the outer peripheral edge of one surface of the control board 80 abuts is formed. The main body 47 is formed with a hole 47b penetrating the inner and outer surfaces.

メインハウジング４１とサブハウジング４２との締結は、メインハウジング４１のフランジ部４６の端面４６ｂとサブハウジング４２のフランジ部４８の端面４８ｂとを互いに面接触させた状態で、ボス４６ａとボス４８ａに亘ってボルト４９を締結することによって行う。   The main housing 41 and the sub-housing 42 are fastened over the boss 46a and the boss 48a in a state where the end surface 46b of the flange portion 46 of the main housing 41 and the end surface 48b of the flange portion 48 of the sub-housing 42 are in surface contact with each other. This is done by fastening the bolt 49.

カバー４３は、サブハウジング４２の本体部４７の外周形状に沿った外周を有する板状部材である。カバー４３におけるサブハウジング４２側の面には、サブハウジング４２の本体部４７の内周面に沿って環状に形成された突出部４３ａと、本体部４７の孔４７ｂに係止されるフック４３ｂと、が形成される。また、カバー４３には、シャフト５０が挿通する貫通孔４３ｃが形成される。   The cover 43 is a plate-like member having an outer periphery along the outer peripheral shape of the main body 47 of the sub housing 42. On the surface of the cover 43 on the sub-housing 42 side, a protrusion 43 a formed in an annular shape along the inner peripheral surface of the main body 47 of the sub-housing 42, and a hook 43 b locked in the hole 47 b of the main body 47. Is formed. The cover 43 is formed with a through hole 43c through which the shaft 50 is inserted.

サブハウジング４２へのカバー４３の取り付けは、突出部４３ａを本体部４７の内周面に圧入すると共に、フック４３ｂを孔４７ｂに係止させることによって行う。   The cover 43 is attached to the sub-housing 42 by press-fitting the protruding portion 43a into the inner peripheral surface of the main body portion 47 and locking the hook 43b in the hole 47b.

カバー４３がサブハウジング４２に取り付けられた状態では、カバー４３のフック４３ｂの先端部が制御基板８０に当接する。これにより、制御基板８０は、サブハウジング４２の本体部４７の段部４７ａとフック４３ｂとの間で挟持されて固定される。制御基板８０には、シャフト５０が貫通する貫通孔８１が形成される。このように、制御基板８０は、シャフト５０が貫通した状態で、ハウジング４０内に収容される。   In a state where the cover 43 is attached to the sub-housing 42, the tip end portion of the hook 43 b of the cover 43 abuts on the control board 80. Thereby, the control board 80 is clamped and fixed between the stepped portion 47a of the main body portion 47 of the sub housing 42 and the hook 43b. A through hole 81 through which the shaft 50 passes is formed in the control board 80. Thus, the control board 80 is accommodated in the housing 40 with the shaft 50 penetrating therethrough.

シャフト５０は、ロータ６０を挟んで配置された第１軸受５１及び第２軸受５２を介してハウジング４０に回転自在に支持される。第１軸受５１は、メインハウジング４１の本体部４４の底部に形成された軸受収容部４４ｃに固定される。第２軸受５２は、サブハウジング４２に形成された軸受収容部４２ａに固定される。   The shaft 50 is rotatably supported by the housing 40 via a first bearing 51 and a second bearing 52 arranged with the rotor 60 interposed therebetween. The first bearing 51 is fixed to a bearing housing portion 44 c formed at the bottom of the main body portion 44 of the main housing 41. The second bearing 52 is fixed to a bearing housing portion 42 a formed in the sub housing 42.

シャフト５０は、その両端部がハウジング４０から突出して形成される。具体的には、シャフト５０の一方側は、メインハウジング４１の本体部４４の貫通孔４４ａを挿通し、他方側は、カバー４３の貫通孔４３ｃを挿通する。シャフト５０の一端部５０ａはクラッチ６に接続され、他端側はステアリングホイール１に連係する。このように、シャフト５０は、第１ステアリングシャフト３の一部を構成する。   The shaft 50 is formed so that both ends thereof protrude from the housing 40. Specifically, one side of the shaft 50 is inserted through the through hole 44 a of the main body 44 of the main housing 41, and the other side is inserted through the through hole 43 c of the cover 43. One end 50 a of the shaft 50 is connected to the clutch 6, and the other end is linked to the steering wheel 1. Thus, the shaft 50 constitutes a part of the first steering shaft 3.

ロータ６０は、シャフト５０に固定されたロータコア６１と、ロータコア６１の外周面に固定された永久磁石６２と、を有する。   The rotor 60 includes a rotor core 61 fixed to the shaft 50 and a permanent magnet 62 fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 61.

ステータ７０は、メインハウジング４１の本体部４４の内周面に圧入されたステータコア７１と、ステータコア７１のティースに樹脂製のインシュレータ７２を介して巻回されたコイル７３と、を有する。   The stator 70 includes a stator core 71 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the main body 44 of the main housing 41, and a coil 73 that is wound around the teeth of the stator core 71 via a resin insulator 72.

サブハウジング４２内には、制御基板８０と電気的に接続されたパワー基板８５が収容される。パワー基板８５は、ステータ７０のコイル７３と電気的に接続される。   A power board 85 electrically connected to the control board 80 is accommodated in the sub-housing 42. The power board 85 is electrically connected to the coil 73 of the stator 70.

コネクタ３９ａは、車両に搭載されるバッテリと電気的に接続される。これにより、コネクタ３９ａを介してバッテリから制御基板８０に電源が供給される。また、コネクタ３９ｂは、車両コントローラ３７と電気的に接続される。これにより、コネクタ３９ｂを介して制御基板８０に車両の情報が入力される。   Connector 39a is electrically connected to a battery mounted on the vehicle. As a result, power is supplied from the battery to the control board 80 via the connector 39a. The connector 39b is electrically connected to the vehicle controller 37. As a result, vehicle information is input to the control board 80 via the connector 39b.

反力モータ１００は、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０（図４参照）をさらに備える。制御基板８０に実装された反力コントローラ３６は、反力モータ１００が第１ステアリングシャフト３に付与する操舵反力が設定された目標操舵反力に一致するように、回転角度センサ９０の検出結果に基づいてロータ６０の回転を制御する。   The reaction force motor 100 further includes a rotation angle sensor 90 (see FIG. 4) that detects the rotation angle of the shaft 50. The reaction force controller 36 mounted on the control board 80 detects the rotation angle sensor 90 so that the steering reaction force applied to the first steering shaft 3 by the reaction force motor 100 coincides with the set target steering reaction force. Based on the above, the rotation of the rotor 60 is controlled.

回転角度センサ９０は、制御基板８０にパターニングによって形成されたパターンコイル９１と、シャフト５０に固定されパターンコイル９１に対向して回転する金属製のセンサロータ９２と、シャフト５０の回転角度の演算等を行うセンサ回路９５（図３参照）と、を備える。   The rotation angle sensor 90 includes a pattern coil 91 formed by patterning on the control board 80, a metal sensor rotor 92 that is fixed to the shaft 50 and rotates to face the pattern coil 91, calculation of the rotation angle of the shaft 50, and the like. And a sensor circuit 95 (see FIG. 3).

パターンコイル９１は、図４に示すように、励磁信号が入力される励磁コイルパターン９１ａと、検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂと、を有する。励磁コイルパターン９１ａ及び検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂは、貫通孔８１の周りに形成される。なお、図３では、制御基板８０の図中下面にパターンコイル９１が形成される。   As shown in FIG. 4, the pattern coil 91 has an excitation coil pattern 91a to which an excitation signal is input and a detection coil pattern 91b to output a detection signal. An excitation coil pattern 91 a and a detection coil pattern 91 b that outputs a detection signal are formed around the through hole 81. In FIG. 3, the pattern coil 91 is formed on the lower surface of the control board 80 in the drawing.

センサロータ９２は、シャフト５０の外周面に圧入される環状の圧入部９３と、圧入部９３の外周面から径方向に放射状に延びて形成され、周方向に所定間隔を空けて配置された複数のプレート部９４と、を有する。センサロータ９２はシャフト５０と一体に回転し、シャフト５０の回転に伴って、プレート部９４が検出コイルパターン９１ｂに対して相対回転する。   The sensor rotor 92 includes an annular press-fit portion 93 that is press-fitted into the outer peripheral surface of the shaft 50, and a plurality of sensor rotors 92 that extend radially from the outer peripheral surface of the press-fit portion 93 and that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. Plate portion 94. The sensor rotor 92 rotates integrally with the shaft 50, and the plate portion 94 rotates relative to the detection coil pattern 91b as the shaft 50 rotates.

センサ回路９５は、制御基板８０に実装される。センサ回路９５は、励磁コイルパターン９１ａへの励磁指令や、検出コイルパターン９１ｂの検出結果に基づくシャフト５０の回転角度の演算を行う。   The sensor circuit 95 is mounted on the control board 80. The sensor circuit 95 calculates the rotation angle of the shaft 50 based on the excitation command to the excitation coil pattern 91a and the detection result of the detection coil pattern 91b.

回転角度センサ９０は、検出コイルパターンで検出したインダクタンス変化に基づいてシャフト５０の回転角度を演算するインダクタンス式のセンサである。具体的には、センサ回路９５から励磁コイルパターン９１ａへの励磁指令によって励磁コイルパターン９１ａが磁界を発生し、センサロータ９２の回転に伴う磁界の変化を検出コイルパターン９１ｂによって検出し、その検出結果に基づいてセンサ回路９５がシャフト５０の回転角度を演算する。   The rotation angle sensor 90 is an inductance type sensor that calculates the rotation angle of the shaft 50 based on the inductance change detected by the detection coil pattern. Specifically, the excitation coil pattern 91a generates a magnetic field by an excitation command from the sensor circuit 95 to the excitation coil pattern 91a, and a change in the magnetic field accompanying the rotation of the sensor rotor 92 is detected by the detection coil pattern 91b. Based on the above, the sensor circuit 95 calculates the rotation angle of the shaft 50.

このように、制御基板８０には、反力コントローラ３６の他に、回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５が実装される。   As described above, the pattern coil 91 and the sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 are mounted on the control board 80 in addition to the reaction force controller 36.

回転角度センサ９０が検出したシャフト５０の回転角度は反力コントローラ３６に出力される。反力コントローラ３６は回転角度センサ９０の検出結果及び車両コントローラ３７からの車両の情報に基づいて制御電流を演算し、制御電流はパワー基板８５を介してステータ７０のコイル７３に供給されて反力モータ１００が駆動する。   The rotation angle of the shaft 50 detected by the rotation angle sensor 90 is output to the reaction force controller 36. The reaction force controller 36 calculates a control current based on the detection result of the rotation angle sensor 90 and the vehicle information from the vehicle controller 37, and the control current is supplied to the coil 73 of the stator 70 via the power board 85. The motor 100 is driven.

回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５を２系統設けるようにしてもよい。このように構成すれば、一方の系統が故障した場合であっても、シャフト５０の回転角度の検出を継続することができる。   Two patterns of the pattern coil 91 and the sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 may be provided. If comprised in this way, even if it is a case where one system | strain fails, the detection of the rotation angle of the shaft 50 can be continued.

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。   According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.

反力コントローラ３６が実装された制御基板８０は、シャフト５０が貫通してハウジング４０に収容される。このように、反力モータ１００はコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。また、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０の励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂが制御基板８０に形成されるため、レゾルバのようなステータ部が不要となる。よって、反力モータ１００をコンパクトに構成することができる。また、反力モータ１００の部品点数を削減することができると共に、組み立てが容易となる。   The control board 80 on which the reaction force controller 36 is mounted is accommodated in the housing 40 through the shaft 50. Thus, the reaction force motor 100 is configured as a controller-integrated brushless motor. In addition, since the excitation coil pattern 91a and the detection coil pattern 91b of the rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shaft 50 are formed on the control board 80, a stator portion such as a resolver is not necessary. Therefore, the reaction force motor 100 can be configured compactly. Further, the number of parts of the reaction force motor 100 can be reduced, and the assembly becomes easy.

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態と同一の構成には図５に同一の符号を付して説明を省略する。 Second Embodiment
Next, a brushless motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Below, it demonstrates centering on a different point from the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 5 and the same structure as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータは、ステアリング装置２０１に搭載される転舵モータ２００である。ステアリング装置２０１では、第１実施形態の転舵モータ３１に代わり、ラックシャフト５に回転力を直接付与する転舵モータ２００を備える。   The brushless motor according to the second embodiment of the present invention is a steered motor 200 mounted on the steering device 201. The steering device 201 includes a steering motor 200 that directly applies a rotational force to the rack shaft 5 instead of the steering motor 31 of the first embodiment.

転舵モータ２００は、ハウジング４０の取付部４４ｂを介してラックシャフト５を収容するラックハウジングに取り付けられる。   The steered motor 200 is attached to the rack housing that houses the rack shaft 5 via the attachment portion 44 b of the housing 40.

転舵モータ２００の構成は、基本的には、図２及び３に示す反力モータ１００の構成と同じである。転舵モータ２００は、ロータ６０に固定されたシャフト５５が中空状である点で反力モータ１００と異なる。シャフト５５は、その両端部がハウジング４０から突出する構成である必要はなく、一方の端部のみがハウジング４０から突出する構成であってもよい。   The configuration of the steered motor 200 is basically the same as the configuration of the reaction force motor 100 shown in FIGS. The steered motor 200 is different from the reaction force motor 100 in that the shaft 55 fixed to the rotor 60 is hollow. The shaft 55 does not need to have a configuration in which both ends protrude from the housing 40, and may have a configuration in which only one end protrudes from the housing 40.

転舵モータ２００の回転力は、ボールねじ機構にてラックシャフト５の軸方向への移動へと変換される。具体的に説明すると、シャフト５５の内周にはボールナット２５が支持され、ボールナット２５はラックシャフト５のラックギヤ５ａと噛み合う。転舵モータ２００の回転力は、ボールナット２５及びラックギヤ５ａを介して、ラックシャフト５の軸方向への移動へと変換される。   The turning force of the steering motor 200 is converted into movement of the rack shaft 5 in the axial direction by a ball screw mechanism. More specifically, a ball nut 25 is supported on the inner periphery of the shaft 55, and the ball nut 25 meshes with the rack gear 5 a of the rack shaft 5. The rotational force of the steering motor 200 is converted into movement of the rack shaft 5 in the axial direction via the ball nut 25 and the rack gear 5a.

転舵モータ２００は、クラッチ６が切断された状態では、車輪２を転舵する転舵力をラックシャフト５に付与する。また、転舵モータ２００は、クラッチ６が接続された状態では、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力をラックシャフト５に付与する。   The steered motor 200 applies a steered force to steer the wheels 2 to the rack shaft 5 in a state where the clutch 6 is disconnected. Further, the steering motor 200 applies an assist force to the rack shaft 5 to assist the steering operation by the driver when the clutch 6 is connected.

転舵モータ２００においても、制御基板８０は、シャフト５５が貫通した状態で、ハウジング４０内に収容される。また、制御基板８０には、転舵コントローラ３５の他に、回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５が実装される。   Also in the steered motor 200, the control board 80 is accommodated in the housing 40 with the shaft 55 penetrating therethrough. In addition to the steering controller 35, a pattern coil 91 and a sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 are mounted on the control board 80.

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and effect of the embodiment of the present invention will be described together.

ブラシレスモータ（反力モータ１００，転舵モータ２００）は、ハウジング４０と、ハウジング４０に回転自在に支持されたシャフト５０と、シャフト５０が固定されたロータ６０と、ハウジング４０に支持され、ロータ６０に対して径方向に対向して配置されたステータ７０と、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０と、回転角度センサ９０の検出結果に基づいてロータ６０の回転を制御するコントローラ３５，３６が実装された制御基板８０と、を備え、制御基板８０は、シャフト５０が貫通してハウジング４０に収容され、回転角度センサ９０は、制御基板８０に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン９１ａ及び検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂと、シャフト５０に固定され、励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂに対向して回転するセンサロータ９２と、を有する。   The brushless motor (reaction force motor 100, steering motor 200) includes a housing 40, a shaft 50 rotatably supported by the housing 40, a rotor 60 to which the shaft 50 is fixed, a housing 40, and a rotor 60 supported by the rotor 60. A stator 70 disposed to face the radial direction, a rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shaft 50, and a controller 35 that controls the rotation of the rotor 60 based on the detection result of the rotation angle sensor 90, 36, and the control board 80 is housed in the housing 40 through the shaft 50. The rotation angle sensor 90 is formed on the control board 80, and an excitation signal is input to the control board 80. A coil pattern 91a and a detection coil pattern 91b for outputting a detection signal, and an excitation coil fixed to the shaft 50 Having a sensor rotor 92 which rotates in opposition to the turn 91a and detection coil pattern 91b, a.

この構成では、ロータ６０の回転を制御するコントローラ３５，３６が実装された制御基板８０はシャフト５０，５５が貫通してハウジング４０に収容される。また、シャフト５０，５５の回転角度を検出する回転角度センサ９０の励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂが制御基板８０に形成される。よって、コンパクトなブラシレスモータを提供することができる。   In this configuration, the control board 80 on which the controllers 35 and 36 for controlling the rotation of the rotor 60 are mounted is accommodated in the housing 40 through the shafts 50 and 55. Further, an excitation coil pattern 91 a and a detection coil pattern 91 b of the rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shafts 50 and 55 are formed on the control board 80. Therefore, a compact brushless motor can be provided.

また、シャフト５０はその両端部がハウジング４０から突出して形成される。   Further, both ends of the shaft 50 are formed so as to protrude from the housing 40.

また、シャフト５０は運転者によるステアリングホイール１の操作に伴って回転する第１ステアリングシャフト３の一部を構成し、ブラシレスモータは、第１ステアリングシャフト３に操舵反力を付与する反力モータ１００である。   The shaft 50 constitutes a part of the first steering shaft 3 that rotates as the driver operates the steering wheel 1, and the brushless motor provides a reaction force motor 100 that applies a steering reaction force to the first steering shaft 3. It is.

この構成では、コンパクトな反力モータ１００が得られるため、車両への反力モータ１００の搭載性が向上する。   In this configuration, a compact reaction force motor 100 can be obtained, so that the mountability of the reaction force motor 100 on the vehicle is improved.

また、ブラシレスモータは車輪２を転舵するラックシャフト５に回転力を直接付与する転舵モータ２００である。   The brushless motor is a steering motor 200 that directly applies a rotational force to the rack shaft 5 that steers the wheel 2.

この構成では、コンパクトな転舵モータ２００が得られるため、車両への転舵モータ２００の搭載性が向上する。   In this configuration, since a compact steering motor 200 is obtained, the mountability of the steering motor 200 on the vehicle is improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

１００・・・反力モータ（ブラシレスモータ）、２００・・・転舵モータ（ブラシレスモータ）、１０１，２０１・・・ステアリング装置、１・・・ステアリングホイール、２・・・車輪、３・・・第１ステアリングシャフト、４・・・第２ステアリングシャフト、５・・・ラックシャフト、３６・・・反力コントローラ、３７・・・車両コントローラ、４０・・・ハウジング、５０，５５・・・シャフト、６０・・・ロータ、７０・・・ステータ、８０・・・制御基板、９０・・・回転角度センサ、９１ａ・・・励磁コイルパターン、９１ｂ・・・検出コイルパターン、９２・・・センサロータ、９５・・・センサ回路９５ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Reaction force motor (brushless motor), 200 ... Steering motor (brushless motor), 101, 201 ... Steering device, 1 ... Steering wheel, 2 ... Wheel, 3 ... 1st steering shaft, 4 ... 2nd steering shaft, 5 ... Rack shaft, 36 ... Reaction force controller, 37 ... Vehicle controller, 40 ... Housing, 50, 55 ... Shaft, 60 ... rotor, 70 ... stator, 80 ... control board, 90 ... rotation angle sensor, 91a ... excitation coil pattern, 91b ... detection coil pattern, 92 ... sensor rotor, 95 ... Sensor circuit 95

Claims (4)

ハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、
前記シャフトが固定されたロータと、
前記ハウジングに支持され、前記ロータに対して径方向に対向して配置されたステータと、
前記シャフトの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記回転角度センサの検出結果に基づいて前記ロータの回転を制御するコントローラが実装された制御基板と、を備え、
前記制御基板は、前記シャフトが貫通して前記ハウジングに収容され、
前記回転角度センサは、
前記制御基板に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン及び検出信号を出力する検出コイルパターンと、
前記シャフトに固定され、前記励磁コイルパターン及び前記検出コイルパターンに対向して回転するセンサロータと、を有する
ことを特徴とするブラシレスモータ。 A housing;
A shaft rotatably supported by the housing;
A rotor to which the shaft is fixed;
A stator supported by the housing and arranged to face the rotor in a radial direction;
A rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the shaft;
A control board on which a controller for controlling the rotation of the rotor based on the detection result of the rotation angle sensor is mounted,
The control board is accommodated in the housing through the shaft;
The rotation angle sensor is
An excitation coil pattern that is formed on the control board and receives an excitation signal and a detection coil pattern that outputs a detection signal;
A brushless motor, comprising: a sensor rotor fixed to the shaft and rotating to face the excitation coil pattern and the detection coil pattern. 前記シャフトは、その両端部が前記ハウジングから突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。   The brushless motor according to claim 1, wherein both ends of the shaft protrude from the housing. 前記シャフトは、運転者によるステアリングホイールの操作に伴って回転するステアリングシャフトの一部を構成し、
前記ブラシレスモータは、前記ステアリングシャフトに操舵反力を付与する反力モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。 The shaft constitutes a part of the steering shaft that rotates in accordance with the operation of the steering wheel by the driver,
The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor is a reaction force motor that applies a steering reaction force to the steering shaft. 前記ブラシレスモータは、車輪を転舵するラックシャフトに回転力を直接付与する転舵モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。   The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor is a steering motor that directly applies a rotational force to a rack shaft that steers wheels.
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