JP2019170072A - モータ、電動パワーステアリング装置、及びモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品同士の固定を容易化できるモータ及びモータの製造方法を提供する。【解決手段】モータにおいて、バスバーホルダ５０は、ステータの導電部に接続するバスバー５１を支持する。ベアリングホルダ６０は、バスバーホルダ５０と連結される。貫通孔６１は、ベアリングホルダ６０に設けられる。凸部５５は、バスバーホルダ５０に設けられ、貫通孔６１内に突出して嵌合する。凹部５６は、凸部５５の突出方向反対側において突出方向に窪む。【選択図】図３

Description

本発明は、モータ、電動パワーステアリング装置、及びモータの製造方法に関する。

モータでは、バスバーホルダを直接ステータに固定する構成が知られている（特許文献１を参照）。近年、ベアリングホルダの上部にバスバーホルダを固定する構成が採用されている。バスバーホルダをベアリングホルダに固定する方法としては、例えば、バスバーホルダを所定の形状に加工し、同形状部分をベアリングホルダへ挿入、圧入又は溶着するものがある。

特許第５０６４４０１号明細書

しかし、上記のバスバーホルダの固定方法では、相手側部品であるベアリングホルダを含む部品を精度よく加工する必要がある。形状の複雑化を伴う場合、部品原価が増加することに加え、組立時の位置精度が要求される。

そこで、本発明は、部品同士の固定を容易化できるモータ及びモータの製造方法を提供することを目的とする。

本願の例示的な一実施形態のモータは、シャフトと、ロータと、ステータと、ハウジングと、第１支持部材と、第２支持部材と、孔部と、凸部と、凹部とを備える。シャフトは、中心軸に沿って延びる。ロータは、シャフトに固定される。ステータは、ロータの径方向外側又は内側に配され、導電部を有する。ハウジングは、ステータ又はロータの径方向外側に配される。第１支持部材は、ステータの導電部に接続する導通部材を支持する。第２支持部材は、第１支持部材と連結される。孔部は、第１支持部材及び第２支持部材の一方に設けられる。凸部は、第１支持部材及び第２支持部材の他方に設けられ、孔部内に突出して嵌合する。凹部は、凸部の突出方向反対側において突出方向に窪む。

本願の一実施形態に係るモータ及びモータの製造方法によれば、部品同士の固定を容易化できる。

図１は、一実施形態のモータを示す断面図である。 図２は、連結されたバスバーホルダ及びベアリングホルダの斜視図である。 図３は、連結されたバスバーホルダ及びベアリングホルダを一部断面にして示す側面図である。 図４は、連結前のバスバーホルダとベアリングホルダの部分断面図である。 図５は、連結後のバスバーホルダとベアリングホルダの部分断面図である。 図６は、変形例に係る連結後のバスバーホルダとベアリングホルダの部分断面図である。 図７は、変形例に係る連結後のバスバーホルダとベアリングホルダの部分断面図である。 図８は、他の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

以下の説明において、モータの中心軸をＣとする。中心軸Ｃが延びる方向を軸方向とする。また、軸方向に沿った一方を上側、他方を下側とする。ただし、本明細書における上下方向は、位置関係を特定するために用い、実際の方向や位置関係を限定しない。重力方向は必ずしも下方向ではない。また、本明細書では、モータの回転軸に直交する方向は「径方向」と呼ぶ。モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。「嵌合方向」は、後述の凸部が後述の凹部内に突出した状態において、凸部の突出方向に相当する。

以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法及び比率は実際のものと必ずしも同じではない。

（実施形態）
図１に示すように、モータ１は、シャフト３１と、ロータ３０と、ステータ４０と、ハウジング２０と、バスバーホルダ５０と、ベアリングホルダ６０とを備える。

シャフト３１は、中心軸Ｃに沿って延び、上側ベアリング７１及び下側ベアリング７２により中心軸Ｃ周りを回転可能に支持される。ロータ３０は、シャフト３１に固定され、シャフト３１とともに中心軸Ｃ周りに回転する。

ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側にロータ３０に対向して配置される。ステータ４０は、ステータコア４１と、インシュレータ４２と、コイル線４３と、を有する。インシュレータ４２は、ステータコア４１のティース（図示省略）に取り付けられる。コイル線４３は、導電部の一例であり、導線により構成され、インシュレータ４２を介在させてティースに巻かれる。ステータ４０に巻かれたコイル線４３からステータ４０の上方に引き出された導線は、後述するバスバー５１に接続される。

ハウジング２０は、ステータ４０の径方向外側に配される。ステータ４０は、ハウジング２０の内周面に焼き嵌めや加締め等により固定される。ハウジング２０は、中心軸Ｃを中心とする有底の円筒形状を有する。ハウジング２０は、軸方向に延びる筒部２１と、筒部２１の下端に位置する底部２３と、上側に開口する開口部２４とを有する。

なお、ハウジング２０の形状は、円筒状に限られない。また、ハウジング２０の断面は、例えば多角形などであってもよい。また、ハウジング２０は、有底ではなく、筒状であってもよい。

バスバーホルダ５０は、第１支持部材の一例であり、バスバー５１及び接続端子５３を支持する支持部材である。バスバーホルダ５０は、樹脂材料からなる。図２に示すように、バスバーホルダ５０は、環状に形成され、貫通孔５７と、中央孔５８とを有する。貫通孔５７は、周方向に複数設けられ、バスバー５１を貫通させる。中央孔５８は、バスバーホルダ５０の中央に設けられ、シャフト３１を通す。

バスバー５１は、導通部材の一例であり、ステータ４０のコイル線４３と、接続端子５３や制御基板（図示省略）とを電気的に接続する。接続端子５３は、軸方向上方に延び、制御基板や外部電源（図示省略）と電気的に接続する。

ベアリングホルダ６０は、第２支持部材の一例であり、金属材料からなる。ベアリングホルダ６０は、ステータ４０の軸方向一端側に配され、上側ベアリング７１を保持する。ベアリングホルダ６０の軸方向上部は、バスバーホルダ５０に連結される。

ベアリングホルダ６０は、図３に示すように、所定の位置に、軸方向に貫通する貫通孔６１を有する。これに対応して、バスバーホルダ５０は、貫通孔６１内に突出する凸部５５と、同凸部５５の突出方向反対側において凹部５６を有する。なお、貫通孔６１の数は限定されず、一つであっても複数であってもよい。

バスバーホルダ５０の凸部５５がベアリングホルダ６０の貫通孔６１内に突出し、密着することにより、バスバーホルダ５０はベアリングホルダ６０に連結されて固定される。

モータ１の製造において、ベアリングホルダ６０の所定の位置に貫通孔６１が形成される。ベアリングホルダ６０の上にバスバーホルダ５０を配置する。貫通孔６１の位置にあるバスバーホルダ５０の箇所を溶融する。溶融は、図４に示すように、電極棒１０１を用いて行う。溶融は、その他の方法、例えば、レーザや超音波を用いたものであってもよい。電極棒１０１を、貫通孔６１上のバスバーホルダ５０の樹脂部分に接触させると、当該樹脂部分が溶融し、下方の貫通孔６１に入り込み、冷却される。この結果、図５に示すように、貫通孔６１内に突出する凸部５５が形成される。同時に、同凸部５５の突出方向に窪む凹部５６が形成される。凹部５６の大きさは、貫通孔６１に溶け出した樹脂量に相当する大きさである。凹部５６の嵌合方向Ｄ１の断面は、凸部５５に向かってテーパ形状である。凸部５５が貫通孔６１内に突出し密着した状態となり、バスバーホルダ５０とベアリングホルダ６０とは、互いに連結されて固定される。

以上のように、上記実施形態に係るモータ１は、ベアリングホルダ６０に設けられた貫通孔６１と、バスバーホルダ５０に設けられ、貫通孔６１内に突出して嵌合する凸部５５とを備える。このため、バスバーホルダ５０やベアリングホルダ６０の形状を複雑化することなく、簡単な構造で互いの連結を実現することができる。

モータ１の製造方法においては、ベアリングホルダ６０に貫通孔６１を形成する。次に、バスバーホルダ５０の一部を溶融することにより貫通孔６１内に突出して嵌合する凸部５５と、凸部５５の突出方向反対側において突出方向に窪む凹部５６とを形成する。このため、連結前のバスバーホルダ５０とベアリングホルダ６０との位置合わせが容易であり、かつ複雑な形状変更なしに互いに連結させることができる。このため、製造コストを抑えつつ部品同士の連結を実現することができる。

（変形例）
（１）
図６に示すように、ベアリングホルダ６０の貫通孔６１ａは、嵌合方向Ｄ１の断面を台形に形成してもよい。貫通孔６１ａの断面形状に合わせて、ベアリングホルダ６０から突出する凸部５５ａの断面も同様に台形又は楔形となる。この構成により、凸部５５ａが貫通孔６１ａから抜けにくくなり、バスバーホルダ５０とベアリングホルダ６０との連結をより強固にすることができる。

（２）
図７に示すように、バスバーホルダ５０ｂに貫通孔５１ｂを設け、樹脂材料からなるベアリングホルダ６０ａを溶融して凸部６５ｂを形成してもよい。凸部６５ｂの突出方向反対側においては、突出方向に窪む凹部６６ｂが形成される。更に、この場合、バスバーホルダ５０ｂの貫通孔５１ｂの嵌合方向Ｄ１の断面は、図６に示す貫通孔６１ａの断面の台形とは逆である逆台形に形成されてもよい。この構成により、凸部６５ｂが貫通孔５１ｂから抜けにくくなり、バスバーホルダ５０ｂとベアリングホルダ６０ｂとの連結をより強固にすることができる。

（３）
孔部は、貫通孔６１，６１ａ，５１ｂに限定されず、止まり穴、或いは溝であってもよい。

第１支持部材は、バスバーホルダ５０に限定されず、コイルサポートであってもよい。コイルサポートは、ステータ４０のコイル線４３から出されたコイル引出線（図示省略）を支持する樹脂製の支持部材である。

第２支持部材は、ベアリングホルダ６０に限定されず、その他の保護部材や支持部材であってもよい。
（４）
上記実施形態においては、貫通孔６１，６１ａ，５１ｂと凸部５５，５５ａ，６５ｂの嵌合方向Ｄ１は軸方向であるが、これに限定されない。第１支持部材がコイルサポート等であり、第２支持部材がベアリングホルダ以外の保護部材や支持部材である場合、嵌合方向Ｄ１は径方向の場合もある。
（５）
上記実施形態に係るモータ１は、インナーロータ型に限定されず、ステータの外側にロータを配するアウターロータ型であってもよい。

（その他実施形態）
図８を参照して、モータ１を電動パワーステアリング装置２に搭載した例について説明する。

電動パワーステアリング装置２は、自動車の車輪９１２の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置２は、モータ１の動力により操舵力を直接的に軽減するコラム式のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置２は、モータ１と、操舵軸９１４と、車軸９１３と、を備える。

操舵軸９１４は、ステアリング９１１からの入力を、車輪９１２を有する車軸９１３に伝える。モータ１の動力は、ボールねじを介して、車軸９１３に伝えられる。コラム式の電動パワーステアリング装置２に採用されるモータ１は、エンジンルーム（図示せず）の内部に設けられる。なお、図８に示す電動パワーステアリング装置２は、コラム式であるが、ラック式であってもよい。

電動パワーステアリング装置２は、モータ１を備える。このため、上記実施形態と同様の効果を奏する電動パワーステアリング装置２が得られる。

なお、ここでは、モータ１の使用方法の一例として電動パワーステアリング装置２を挙げたが、モータ１の使用方法は限定されず、ポンプ、コンプレッサなど広範囲に使用可能である。

上述した実施形態及び変形例は、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実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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、２…電動パワーステアリング装置、２０…ハウジング、２１…筒部、２３…底部、２４…開口部、３０…ロータ、３１…シャフト、４０…ステータ、４１…ステータコア、４２…インシュレータ、４３…コイル線、５０，５０ｂ…バスバーホルダ、５１…バスバー、５１ｂ…貫通孔、５３…接続端子、５５，５５ａ…凸部，５６…凹部、５７…貫通孔、５８…中央孔、６０，６０ａ，６０ｂ…ベアリングホルダ、６１，６１ａ…貫通孔、６５ｂ…凸部、６６ｂ…凹部、７１…上側ベアリング、７２…下側ベアリング、１０１…電極棒、９１１…ステアリング、９１２…車輪、９１３…車軸、９１４…操舵軸、Ｃ…中心軸

Claims (11)

1. 中心軸に沿って延びるシャフトと、
   前記シャフトに固定されるロータと、
   前記ロータの径方向外側又は内側に配され、導電部を有するステータと、
   前記ステータ又は前記ロータの径方向外側に配されるハウジングと、
   前記ステータの導電部に接続する導通部材を支持する第１支持部材と、
   前記第１支持部材と連結される第２支持部材と、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材の一方に設けられた孔部と、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材の他方に設けられ、前記孔部内に突出して嵌合する凸部と、
   前記凸部の突出方向反対側において前記突出方向に窪む凹部と、
   を備える、モータ。
2. 前記孔部及び前記凸部の嵌合方向は、前記軸方向又は前記径方向である、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記孔部及び前記凸部はそれぞれ、前記嵌合方向の断面が、台形又は逆台形である、
   請求項２に記載のモータ。
4. 前記凹部は、前記嵌合方向の断面が、前記凸部に向かってテーパ形状である、
   請求項２又は３に記載のモータ。
5. 前記第１支持部材及び前記第２支持部材の少なくとも一方は、樹脂材料からなる、
   請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記第１支持部材は、バスバー又はコイル引出線を支持する部材である、
   請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記第２支持部材は、ベアリングホルダ、前記ハウジングを覆う蓋部材、又は前記ハウジングの一部である、
   請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のモータを備える、電動パワーステアリング装置。
9. 中心軸に沿って延びるシャフトと、前記シャフトに固定されるロータと、前記ロータの径方向外側又は内側に配され導電部を有するステータと、前記ステータ又は前記ロータの径方向外側に配されるハウジングと、前記ステータの導電部に接続する導通部材を支持する第１支持部材と、前記第１支持部材と連結される第２支持部材とを備えるモータの製造方法であって、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材の一方に孔部を形成し、
   前記第１支持部材及び前記第２支持部材の他方の一部を溶融することにより、前記孔部内に突出して嵌合する凸部と、前記凸部の突出方向反対側において前記突出方向に窪む凹部とを形成する、
   ことを含む製造方法。
10. 前記孔部と前記凸部とは、前記軸方向又は前記径方向に嵌合される、
    請求項９に記載の製造方法。
11. 前記孔部と前記凸部とは、嵌合する方向の断面をそれぞれ、台形又は逆台形に形成することを含む、
    請求項１０に記載の製造方法。