JP2019134673A - 車載用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなくモータハウジングとカバーモータ相当部品の固定が可能な車載用回転電機を提供する。【解決手段】一体で構成されるハウジング１と、ハウジングに固定されるカバーモータ１３と、三相の交流電力を出力するための三相出力端子１７と、を備える車載用回転電機１００であって、三相出力端子は、カバーモータから軸方向に延出し、三相出力端子の先端部が、ハウジング内であってハウジングの軸方向の端部よりも軸方向内側に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、車載用回転電機に用いるカバーモータ（ベアリング軸受けフランジ）をハウジングに固定する構造及び、回転電機の軸受け構造に関するものである。

従来の技術として、以下の２件の文献がある。特許文献１にはカバーモータ相当部品のベアリングケースとモータハウジングの固定をベアリングケースのインロー部で、モータハウジングと位置決めし、ねじ固定している構造が開示されている。また、特許文献２にも特許文献１と同様にねじ固定している構造が開示されているが、こちらのベアリングケースには、固定子巻線からなる、モータ３相出力結線がモータハウジング内部まで通っている。

国際公開ＷＯ２００８／１０８４３１号公報 特開２０１３−３４３８８号公報

特許文献１に記載のものは、ベアリングケースとモータハウジングを、ねじで固定している。このため、ベアリングケースとモータハウジングに、ねじ座面が必要な形状となり、部品が大型化する事が考えられる。

また、特許文献２に記載されているものも、特許文献１と同様に、ねじ座面が必要な事からベアリングケースとモータハウジングの大型化が必要になる事が考えられる。

そこで本発明は、大型化することなくモータハウジングとカバーモータ相当部品の固定が可能な車載用回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、一体で構成されるハウジングと、ハウジングに固定されるカバーモータと、三相の交流電力を出力するための三相出力端子と、を備える車載用回転電機であって、三相出力端子は、カバーモータから軸方向に延出し、三相出力端子の先端部が、ハウジング内であってハウジングの軸方向の端部よりも軸方向内側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、モータハウジングとカバーモータの固定部を設ける必要が無く、小型化と部品コスト低減とを図ることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

電動パワーステアリング用モータの構成を説明する断面図 実施例１及び実施例２のハウジング及び固定子組付け状態の断面斜視図 実施例１及び実施例２のカバーモータ及び回転子組付け状態の断面斜視図 実施例１及び実施例２のハウジング及び、カバーモータ嵌合状態の断面斜視図 （ａ）実施例１のカバーモータ固定部材の斜視図、（ｂ）実施例２のカバーモータ固定部材の斜視図 実施例１及び実施例２のカバーモータ固定部材般合状態の断面斜視図

本発明の実施例について図１〜図６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カバーモータ（ベアリング軸受けフランジ）をハウジングに固定する構造及び、回転電機の軸受け構造について説明していく。図１は電動パワーステアリングモータの軸方向断面図を示したものである。

先ず、全体の構成について説明する。ハウジング１の内周側には分割されたステータコア２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。このステータコア２にはボビン３が取り付けられ、その外周部にコイル４が巻かれている。コイル４の口出し線は中継端子台１４に設けられた中継端子１５に機械カシメと溶接にて接続され、ねじ１８が通る貫通穴１５ａを有した中継端子１５の端面は、バスバーモールド１６に設けられた、ねじ１８の座面部を有する３相出力端子１７の端面とねじ１８を締結する事により、中継端子１５と３相出力端子１７が接続される。ステータコア２の内周側には、シャフト５、ロータコア６、磁石７、磁石カバー８から構成される回転子が設けられており、回転子はＦベアリング９及びＲベアリング１０により支持され、Ｆベアリング９はハウジング１に、トメワ１２を用いて軸方向に固定され、Ｒベアリング１０は、予圧ばね１１の予圧を受けて、Ｆベアリング９及びＲベアリング１０の内・外輸の隙間を打ち消しながら、カバーモータ１３が抜ける方向に予圧の影響がかからないようにシャフト５に固定される。カバーモータ１３の固定はリング１９ａをハウジング１の内部で焼嵌め、又は圧入し、ハウジング１のカバーモータ搭載面１ａに押し付けたようにリング１９ａと挟み込む事で、カバーモータ１３を回定している。カバーモータ１３は貫通穴が設けられ、中継端子１５及び３相出力端子１７が通っており、バスバーモールド１６の絶縁体の空間の中で、先に述べたように、ねじ１８により中継端子１５と３相出力端子１７が接続される。更に、中継端子１５と３相出力端子１７は各相の接続を３相出力できるように配線され、ＵＶＷの３相出力となっている。この３相出力端子１７にインバータから電力を給電することで、モータは回転する。

次に、図２を用いて、カバーモータ１３挿入前のハウジング１内部の構成について説明する。ハウジング１内部の最外周にはステータコア２が配置されている。ステータコア２はＴ型の分割コアで構成されており、２つのティースにボビン３を互いに組合せた状態で、１つのコイル４が集中的に巻かれる２連続巻線構造となっている。各ステータコア２はコアバック外周部で、溶接または溶接レスでリング形状に連結される。コイル４の口出し線は、樹脂で形成された中継端子台１４の貫通穴を介して、中継端子１５に機械カシメと溶接にて接続される。Ｕ・Ｖ・Ｗの３相出力用の中継端子１５には、３相出力端子１７と、ねじ１８で接続可能にするための、貫通穴１５ａが設けられている。中継端子台１４は、樹脂で形成されたボビン３と熱カシメ、又は接着剤により固定される。これらのステータコア２などから成る巻線ユニットと、中継端子台１４などから成る結線ユニットを組合せたものをハウジング１の内部に焼嵌め、又は圧入などで挿入し嵌合させている。ハウジング１の内部には、径違いの段差部を利用して、カバーモータ搭載面１ａが形成されている。ハウジング１のベアリングボックスには、Ｆベアリング９が挿入され、トメワ１２によりＦベアリング９が固定される。

図３を用いて、ハウジング１挿入前の回転子の構成について説明する。シャフト５の外周側には、ロータコア６が焼嵌め、又は圧入により固定され、ロータコア６の外周面に接着材を塗布し、磁石７が固定される。磁石７の外面には、磁石カバー８が配置される。カバーモータ１３のベアリングボックスに予圧ばね１１を設置し、予圧ばね１１がカバーモータ１３のベアリングボックスと挟み込まれるような形でＲベアリング１０が配置され、シャフト５とＲベアリングの内輪が圧入固定される。

図４を用いて、ハウジング１のカバーモータ搭載面１ａにカバーモータ１３が搭載された状態を説明する。先に図２にて述べたように、ハウジング１の内部には、径違いの段差部を設けて形成された、カバーモータ搭載面１ａが構成される。カバーモータ搭載面１ａの上面にはカバーモータ１３が搭載され、中継端子台１４に設けられた、ＵＶＷの３相中継端子１５が、カバーモータ１３に設けられた、貫通穴を介してカバーモータ１３上に配置される。

図５の（ａ）にハウジング１内部で、カバーモータ１３を固定するための、リング形状の１つ目の実施例を示す。先に図４で説明したようにハウジング１とカバーモータ１３を搭載した状態では、カバーモータ１３の軸方向固定がされておらず、また、カバーモータ１３が回転してしまうため、リング１９ａをハウジング１内部に焼嵌め、又は圧入し、カバーモータ１３をカバーモータ搭載面１ａとリング１９ａの端面で軸方向に挟み込む事で発生する軸力を利用して、カバーモータ１３の軸方向固定及び回転抑制と回転防止を行う。リング１９ａは、例えばハウジング１の軸方向略中心位置付近に配置される。

リング１９ａの材質はハウジング１、カバーモータ１３と同素材とする事で、熱による線膨張係数差による嵌合緩みを防止できる。また、ハウジング１内部での嵌合とする事が可能となり、リング１９ａを嵌合するためのハウジング１の余分な肉厚増加が不要となる事から、部品の大型化を防ぐ事が可能になる。更に、防水型回転電機として利用する場合においては、ハウジング１とカバーモータ１３の嵌合面に防水シール構造を取る必要が無く、防水型回転電機とする事が可能となる。モータ３相出力結線においては、ハウジング１内部だけで結線処理が可能な構造としており、ハウジング１外部からのコンタミ侵入が無い構造を得る事が可能となる。

図５の（ｂ）にハウジング１内部で、カバーモータ１３を固定するための、リング形状の２つ目の実施例を示す。先に説明したように、リング１９ｂの材質をハウジング１、カバーモータ１３と同素材とする事で、図５の（ａ）で説明した効果と同様の効果を得る事が可能となるが、図５の（ｂ）に示す２つ目の実施例形状では、リング１９ｂのカバーモータ１３を固定する際に挟み込む面に、歯型を追加したものである。リング１９ｂで新たに追加した凸型の歯型（凸部）は、カバーモータ１３のリング１９ｂとの嵌合面に凹部（図示せず）を設ける事で、凸凹形状が嵌合し、更に強固にカバーモータ１３の回転抑制を行う事が可能となる。

図６にハウジング１にリング１９ａ、及び、リング１９ｂが焼嵌め、又は圧入された状態を示す。先に図５の（ａ）及び（ｂ）で述べたように、リング１９ａをハウジング１内部に焼嵌め、又は圧入し、カバーモータ１３をカバーモータ搭載面１ａとリング１９ａの端面で、軸方向に挟み込む事で発生する軸力を利用して、カバーモータ１３の軸方向固定及び回転抑制と回転防止を行う。

また、２つ目の実施例では、リング１９ｂのカバーモータ１３を固定する際に挟み込む面に、凸型の歯型形状を追加し、カバーモータ１３の嵌合面に凹形状（図示せず）を設ける事で、凸凹形状が嵌合し、更に強固にカバーモータ１３の回転抑制を行う事が可能となる。

リング１９ａ，１９ｂの材質は、ハウジング１、カバーモータ１３と同素材とする事で、熱による線膨張係数差による嵌合緩みを防止できる。

また、ハウジング１内部での嵌合とする事が可能となり、リング１９ａを嵌合するためのハウジング１の余分な肉厚増加が不要となる事から、部品の大型化を防ぐ事が可能になる。例えば、リング１９ａ，１９ｂを、ハウジング１の厚みが４ｍｍ以下の部分に嵌合させることができる。

更に、防水型回転電機として利用する場合においては、ハウジング１とカバーモータ１３の鍛合面に防水シール構造を取る必要が無く、防水型回転電機とする事が可能となる。

モータ３相出力結線においては、ハウジング１内部だけで結線処理が可能な構造としており、ハウジング１外部からのコンタミ侵入が無い構造を得る事が可能となる。

本発明の実施の態様の例を簡潔にまとめると、次のようになる。

＜実施の態様１＞
車載用に用いられる回転電機であって、一体で構成されるハウジングに１つのベアリングを有し、片方のベアリングを支持するカバーモータ（ベアリング軸受けフランジ）を、前記ハウジングにリング状の部材により、焼き嵌め固定する。

＜実施の態様２＞
実施の態様１に記載のリング状の部材において、カバーモータ固定面に凸型の歯型が設けられ、カバーモータのＯ型リング嵌合形状を凹型として嵌合されている。

＜実施の態様３＞
実施の態様１又は２に記載のリング状の部材が、ハウジング、カバーモータと線膨張係数を略同一とする。

＜実施の態様４＞
実施の態様１又は２に記載のリング状の部材が、ハウジングの軸方向略中心位置付近に嵌合されている。

＜実施の態様５＞
実施の態様１又は２のリング状の部材を、ハウジング厚み４ｍｍ以下の部分に嵌合させる。

従来技術、例えば特許文献１に記載のものは、ベアリングケースとモータハウジングを、ねじで固定している。このため、ベアリングケースとモータハウジングに、ねじ座面が必要な形状となり、部品が大型化する事が考えられる。また、ベアリングケースとモータハウジングの嵌合面はゴム部材などを利用した防水シール構造にはなっておらず、防水シール構造とするには更なる大型化と防水シール専用部品の追加が必要となる事が考えられる。防水シール構造となっていない事から、モータ外部からモータ内部へのコンタミ侵入の可能性があり、モータ内部の囲転子と固定子のエアギャップ面にコンタミが詰まりモータロックの可能性がある事が考えられる。

また、特許文献２に記載されているものも、特許文献１と同様に、ねじ座面が必要な事からベアリングケースとモータハウジングの大型化が必要になる事が考えられる。また、ベアリングケースとモータハウジングの嵌合面には防水シール構造とはなっておらず、防水性には乏しい構造となっている事が考えられる。更に、ベアリングケースには固定子巻線からなる、モータ３相出力結線がモータハウジング内部から外部まで通っているために、結線が通る部位には空気孔が空いた構造となる事が考えられ、特許文献１に記載の構造よりも、更に耐コンタミ性が悪化してしまう事が考えられる。

そこで、本発明を採用することにより、モータハウジング内径側でカバーモータの固定が可能となり、部品の大型化を防ぐ事ができる。また、モータハウジングとカバーモータの嵌合面はモータハウジング内部とする事が可能となり、防水型回転電機とする場合においては、嵌合面に防水シール構造を設ける必要が無い。更に、モータハウジング内でのモータ３相出力結線が可能な構造としている事で、モータハウジング外部からのコンタミ侵入が無い構造を得る事が可能となる。また、従来のリング構造として、カバーモータの固定は、Ｃ型リングのばね力を用いて、モータハウジングの内径に食い込ませた事による、摩擦力で、カバーモータを軸方向に固定していたが、Ｃ型リングを採用した場合、モータハウジングに取付け溝を形成する必要があるため、モータハウジングが径方向に大型化してしまう事と、Ｃリング嵌め込み時の作業性が悪く、Ｃリング取付け治具から外れてしまうと、作業危険性が高いため、Ｏリングを採用する事で、嵌め込み時の作業性及び安全性を改善すると共に、モータハウジングの肉厚増加を防ぐ事が可能となる。

本発明は、電動パワーステアリングモータに用いられるブラシレスモータや各種発電機等の車載用回転電機の軸受け構造及びカバーモータをハウジングに固定する構造として利用することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００ 車載用電動機
１ ハウジング
１ａ カバーモータ搭載面
２ ステータコア
３ ボビン
４ コイル
５ シャフト
６ ロータコア
７ 磁石
８ 磁石カバー
９ Ｆベアリング
１０ Ｒベアリング
１１ 予圧ばね
１２ トメワ
１３ カバーモー夕
１４ 中継端子台
１５ 中継端子
１６ ハスバーモールド
１７ ３相出力端子
１８ ねじ
１９ａ リング
１９ｂ リング

Claims (4)

1. 一体で構成されるハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるカバーモータと、
   三相の交流電力を出力するための三相出力端子と、を備える車載用回転電機であって、
   前記三相出力端子は、前記カバーモータから軸方向に延出し、
   前記三相出力端子の先端部が、前記ハウジング内であって前記ハウジングの軸方向の端部よりも軸方向内側に配置される車載用回転電機。
2. 請求項１に記載の車載用回転電機であって、
   回転電機のコイルと前記三相出力端子を接続する中継端子を備え、
   前記中継端子は、前記カバーモータに設けられた貫通穴を貫通する車載用回転電機。
3. 請求項１又は２に記載の車載用回転電機であって、
   前記三相出力端子を被覆するバスバーモールドを備え、
   前記バスバーモールドは、前記カバーモータに固定される車載用回転電機。
4. 請求項１又は３のいずれかに記載の車載用回転電機であって、
   前記ハウジング及び前記カバーモータは、線膨張係数が略同一である車載用回転電機。

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