JP2019216498A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動基板とモータの巻線とを接続するためのコネクタの耐振性を向上する。【解決手段】内部コネクタ３４には、製品の組み付け時に保持部４１に塗布された接着剤４２が毛細管現象により吸い上げられる貫通孔４３が形成されている。これにより、貫通孔４３に吸い上げられた接着剤４２のリベット形状により内部コネクタ３４がベースに掛止めされ、接着面積の向上と掛止効果との相乗効果により耐振性の向上を図ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

例えば電動バルブタイミング調整装置（Ｅ−ＶＣＴ（Variable Cam Timing））は、位相調整機構とモータ制御装置とから構成されている。モータ制御装置は、モータと、駆動装置（以下、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）と称する）とから構成されている。モータとＥＤＵとは、ＥＤＵ基板に搭載されたコネクタにより電気的に接続されている。

上記コネクタはＥＤＵ基板に片持ち支持されてＥＤＵ基板からはみ出していることから、エンジンの回転や走行時の振動により激しく振られる。そこで、コネクタの耐振性を確保するためにコネクタを筐体に例えば熱硬化性接着剤により接着固定している（特許文献１参照）。熱硬化性接着剤は、塗布時は液体だが組み付け時に熱硬化させることで固体となりコネクタが筐体に接着固定される。

特開２０１８−７４１７号公報

ところで、熱硬化前の接着剤は液状で流動性を有していることから、筐体においてコネクタに対向する部位に壁部で囲繞された保持部を陥没形成し、その保持部に接着剤を塗布するようにしている。保持部に塗布された接着剤は流出しないように保持されるので、ＥＤＵ基板を筐体に組み付けると、保持部に塗布された接着剤がコネクタに接着する。その状態で接着剤を加熱して熱硬化させると、コネクタを筐体に接着固定することができる。

ここで、コネクタの耐振設計としては、コネクタと筐体との接着面積が重要になってくるが、現状の製品では、必要な接着面積に対して余裕度が全くなく、また筐体サイズ要件や組み付け時の設備要件により接着剤の量を増やすこともできないのが実情である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動基板とモータの巻線とを接続するためのコネクタの耐振性を向上することができるモータ制御装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、製品の組み付け時に保持部（４１）に供給された接着剤（４２）にコネクタ（３４）が押し付けられると、毛細管現象により接着剤が貫通孔（４３）の一方の開口部（４３ａ）から吸い上げられて他方の開口部（４３ｂ）から溢れ出る。これにより、接着剤が硬化した状態では、接着剤によりコネクタが筐体に掛り止めされるので、接着面積が増大して接着強度を高めることができる。

第１実施形態における内部コネクタの縦断側面図 モータ制御装置を概略的に示す縦断面図 モータ制御装置及びモータの斜視図 モータ制御装置の平面図 内部コネクタの平面図 管の内径と液面の上昇高さとの関係を示す図 貫通孔の縦断側面図 貫通孔の形成位置を示す内部コネクタの平面図 貫通孔の縦断側面図 変形例を示す貫通孔の縦断側面図（その１） 変形例を示す貫通孔の縦断側面図（その２）

バルブタイミング調整装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
図２に示すバルブタイミング調整装置１は、車両において内燃機関の図示しないクランク軸からカム軸２へクランクの回転を伝達する回転伝達系に設けられている。カム軸２は、図示しない吸気弁をクランクの回転に応じて開閉する。バルブタイミング調整装置１は、クランクの回転に対してカム軸２を進角または遅角させるように制御する機能を有する。

バルブタイミング調整装置１は、位相調整機構３とモータ制御装置４とから構成されている。位相調整機構３は、クランクと連結された図示しないチェーンにより回転される一方、その回転をモータ制御装置４により進角または遅角した状態でカム軸２に伝達する。バルブタイミング調整装置１については、本出願人による特開２０１５−２０３３９２号公報に開示された構成と基本的に同一であることから、図１では位相調整機構３を簡略化して図示しており詳細な説明は省略する。

モータ制御装置４について説明する。
モータ制御装置４は、モータ５と駆動装置（ＥＤＵ：Electronic Driver Unit）６とから構成された機電一体製品であり、内燃機関のチェーンケースなどの静止部位に取り付けられる。

モータ５はブラシレスの永久磁石型同期モータであり、図３にも示すように、モータハウジング７、ベース８、軸受９，１０、モータ軸１１、ロータ１２、センサマグネット１３、ステータ１４から構成されている。

モータハウジング７は例えば鉄製であり、フランジを有した扁平容器状に形成されている。ベース８は例えばアルミニウム製であり、モータハウジング７の開口部を閉鎖するように固定される。モータハウジング７とベース８とによりモータ５の筐体が構成されており、その内部に各部品が組み付けられることでモータ５が構成されている。

モータ軸１１の先端部はモータハウジング７から外部に突出しており、位相調整機構３に連結されている。具体的には、モータ軸１１の先端部には孔１５が形成されており、その孔１５にピン１６を挿通させることでジョイント１７がモータ軸１１の先端に組み付けられている。このジョイント１７は、モータ制御装置４を位相調整機構３にフレキシブルに連結するためのものである。モータハウジング７には開口部１８が形成されており、その開口部１８に環状のシール１９が被着されることでモータ５内への防水が図られている。

ロータ１２はモータ軸１１に一体に設けられており、ロータ磁束の主体となる永久磁石２０、永久磁石２０が発する磁束を整流する２枚の固定板２１，２２、永久磁石２０の円周面上に設けられた１つまたは複数の永久磁石２３から構成されている。永久磁石２３は、ロータ磁束の補助と整流を担う機能を発揮する。
センサマグネット１３はロータ１２においてベース８と対向する面に固定されており、ベース８と対向する極性が所定角度毎に切り替わるように設けられている。

ステータ１４はモータハウジング７に位置決め状態で収納されており、内周側に突出した複数のティース部２４ａを有した環状のステータコア２４、ティース部２４ａに樹脂ボビン２５を介して巻回されたステータ巻線２６から構成されている。ステータ巻線２６はモータ５のＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応して設けられており、中性点を形成するためのターミナル２７を介して互いに電気的に接続されている。ステータ１４は、ステータ巻線２６に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。

駆動装置６は、上述したベース８に加えてカバー２８及びＥＤＵ基板２９（駆動基板に相当）から構成されている。カバー２８は例えば鉄製であり、ベース８及びカバー２８により駆動装置６の筐体が構成されている。

ＥＤＵ基板２９は、図４に示すように、ベース８にネジ３０により固定されている。ＥＤＵ基板２９には、モータ５を駆動するためのインバータ回路を構成する複数の部品が実装されている。部品としては、ＭＯＳＦＥＴ、駆動ＩＣ、コイル、コンデンサなどである。

ＥＤＵ基板２９に裏面には、図２に示すようにホール素子３１が搭載されている。ベース８には窓部３２が形成されており、その窓部３２にホール素子３１が位置してセンサマグネット１３に対向している。ホール素子３１は、センサマグネット１３の回転位置を検出して検出信号を駆動ＩＣに出力する。

駆動ＩＣは、各ホール素子３１の検出信号に基づき、ロータ１２の回転位置を検出する。また、駆動ＩＣは、図示しないＥＣＵから、モータ５の回転方向及び回転数を指示する信号を取得し、この指示信号と上記回転位置とに基づいて、各ＭＯＳＦＥＴのゲート駆動信号を生成して出力する。

ＥＤＵ基板２９には、図４に示すように、図示しないＥＣＵとの接続用の外部コネクタ３３、及びモータ５との接続用の内部コネクタ３４が搭載されている。
外部コネクタ３３はベース８から外部を臨んでおり、図示しないＥＣＵから出力されたモータ５の指示信号をＥＤＵ基板２９に出力する。また、ＥＤＵ基板２９から出力されたダイアグ信号や、モータ５の実回転数及び実回転方向を示す信号を上記ＥＣＵに出力する。ＥＤＵ基板２９は、外部コネクタ３３を介して電源が供給される。

内部コネクタ３４は、インバータ回路の三相に対応した３個の端子３５をコネクタハウジング３６にインサート成型して形成されている。図５に示すように、図示上方の側面から端子３５の基端部３５ａが突出し、図示下方の側面から先端部３５ｂが突出している。内部コネクタ３４は、端子３５の基端部３５ａがＥＤＵ基板２９に固定されることでＥＤＵ基板２９に片持ち支持されている。ベース８には窓部３７が形成されており、端子３５の先端部３５ｂ側は窓部３７を介してモータ５側に対向している。モータ５のステータ巻線２６の各端部２６ａは、窓部３７を通過した状態で端子３５の先端部３５ｂと熱かしめされている。これにより、インバータ回路の三相出力線とモータ５のステータ巻線２６とが電気的に接続されている。

ここで、内部コネクタ３４の上面には肉盗み穴３８が複数形成されている。本実施形態では、肉盗み穴３８を端子３５が位置する部位に形成することで内部コネクタ３４の強度を確保するようにしている。また、内部コネクタ３４の下面（接触面に相当）には穴部３９が複数形成されている。この穴部３９は、インサート成型時に金型内において端子３５を支持するためのボスに対応するものである。本実施形態では、肉盗み穴３８の下方となる下面に穴部３９が形成されているが、肉盗み穴３８と対応しない部位に穴部３９を形成するようにしても良い。

さて、上述したように内部コネクタ３４はＥＤＵ基板２９に片持ち支持されており、エンジンの回転や走行時の振動により大きく振られることから、内部コネクタ３４をベース８に例えば一液性の熱硬化タイプのシリコーン接着剤（以下、接着剤と称する）４２により接着固定している。

熱硬化前の接着剤４２は液状で流動性を有していることから、ベース８に塗布した接着剤４２が流れ出さないようにベース８に壁部４０で囲繞された保持部４１を陥没形成し、その保持部４１に接着剤４２を塗布することで保持するようにしている。この場合、内部コネクタ３４がベース８に接触した状態ではＥＤＵ基板２９において内部コネクタ３４の固定箇所に無理な力が作用する恐れがあることから、ＥＤＵ基板２９に無理な力が作用しないように内部コネクタ３４と保持部４１との間に僅かな隙間が存するように設計している。

ところで、内部コネクタ３４は、エンジンの回転や車両の走行による振動により激しく振られるものの、従来の内部コネクタ３４に対する接着面積が少ないことから、ベース８に対する内部コネクタ３４の接着力の向上が望まれている。

このような事情から、本実施形態では、図１に示すように、内部コネクタ３４の上面に形成されている肉盗み穴３８の底面に内部コネクタ３４の下面に連通する貫通孔４３を形成するようにした。つまり、貫通孔４３の一方の開口部４３ａは内部コネクタ３４の下面に設けられ、他方の開口部４３ｂは肉盗み穴３８の底面に設けられている。貫通孔４３の他方の開口部４３ｂの周縁部にはザグリ部４４が形成されている。

製品組み付け時にディスペンサにより保持部４１に接着剤４２を塗布し、ＥＤＵ基板２９をベース８にネジ止めすると、内部コネクタ３４が接着剤４２に押し付けられる。すると、接着剤４２が毛細管現象により貫通孔４３に吸い上げられてザグリ部４４に溢れ出る。図１に示すように、貫通孔４３から溢れ出た接着剤４２は表面張力でリベット形状になるので、ヒータにより熱硬化させると、内部コネクタ３４はあたかもリベットでベースに掛り止めされた形態となる。

本実施形態では、内部コネクタ３４に成されている肉盗み穴３８に連通するように貫通孔４３を形成したので、その貫通孔４３の高さ寸法の代表値は１．６ｍｍとなる。この場合、接着剤の粘度を５０ｍＰａ・ｓ＠２５℃とすると、接着剤４２が毛細管現象により上昇可能な内径の大きさは次のように規定される。

即ち、貫通孔４３の高さ寸法の代表値を１．６ｍｍとすると、図６に示すように貫通孔４３の内径よる吸い上げ高さは貫通孔４３の内径と関係にあることが分る。よって、貫通孔４３の高さ寸法の代表値を１．６ｍｍとした場合は、図５に示すように貫通孔４３の内径はφ２以下に設定する必要があるが、貫通孔４３の樹脂成型性を考慮するとΦ１〜Φ２とするのが望ましい。

貫通孔４３の穴上部のザグリ部４４の形状としては、図７に示すように貫通孔４３の開口部４３ｂの周縁部に面取部４５を施すのが望ましい。つまり、毛細管現象により吸い上げられた接着剤４２は、穴が急激に広がると表面張力により留まり液面上昇が不十分となるため、リベット形状が形成できない場合が想定できる。そこで、貫通孔４３の開口部４３ｂの内径を徐々に大きくするように面取部４５を施すことでリベット形状を形成し易くなることを期待できる。

さて、内部コネクタ３４はＥＤＵ基板２９に対して機械的接続部（はんだ接続部）により片持ち支持されていることから、その部位から離間する先端となるほど振動による影響を受け易くなる。したがって、振動を抑制するのに好適な穴配置とすると共にコネクタ幅に対し均等かつ多く配置することが望ましい。

内部コネクタ３４にあける貫通孔４３の位置、個数、レイアウト、大きさについて耐振性への影響を検討する。
（１）貫通孔４３の位置の効果は図８中に貫通孔４３に続く括弧内に示すＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ｆである。
即ち、ＥＤＵ基板２９における内部コネクタ３４の機械的接合部から離れるほど振動変位も大きくなるため、振動変位が大きい箇所の接着面積を増やし耐振性を向上することができる。

（２）個数の効果は多いほど大きい。
即ち、貫通孔４３の数が多いほど接着面積が増えるため、耐振性を向上することができる。

（３）レイアウト
本実施形態では、貫通孔４３を肉盗み穴３８に連通するように形成しているので、内部コネクタ３４の形状を変更しない前提とすると、貫通孔４３を形成可能なレイアウトパターンが図８に示すのみとなり、検討を省略する。
（４）リベット形状による係止効果は、リベット形状がほぼ同一であることから、内径の大きさによる影響はほとんどない。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
内部コネクタ３４には、製品の組み付け時に保持部４１に塗布された接着剤４２を毛細管現象により吸い上げ可能な貫通孔４３が形成されているので、貫通孔４３に吸い上げられた接着剤４２のリベット形状により内部コネクタ３４がベース８に掛止めされ、接着面積の向上と掛止効果との相乗効果により耐振性の向上を図ることができる。

内部コネクタ３４の肉盗み穴３８に連通する貫通孔４３を形成するようにしたので、内部コネクタ３４の形状を大幅に変更することなく接着剤４２に対して毛細管現象を発揮させることが可能な貫通孔４３を形成することができる。

内部コネクタ３４は械的接続部により片持ち支持されているので、その部位から離間するほど振動による影響を受けやすく、そこの振動を抑制することで効果が大きくなる。そこで、内部コネクタ３４に設ける貫通孔４３の配置を機械的接続部から遠くに設けることで耐振性を向上することができる。

内部コネクタ３４は長尺形状をしているので、一方の端面を接着固定するだけではなく両端を固定することで耐振効果が大きくなる。また、貫通孔４３の数が多いほど掛り止めの効果が増大するので、貫通孔４３のコネクタの長手方向に対して均等かつ多く配置することで耐振性を向上することができる。

毛細管現象を利用して接着剤４２を吸い上げているので、内部コネクタ３４に設ける貫通孔４３の穴径は小さいほど接着剤４２の吸い上げ高さを大きくすることができる。内部コネクタ３４の厚さと成型性、吸い上げやすさを考慮すると、Φ１〜Φ２が適切である。
貫通孔４３により接着剤４２を吸い上げることにより接着剤４２のはみ出しを抑制可能となる副次的効果を期待でき、端子３５の先端部３５ａへの接着剤４２の付着を回避できる。

尚、図９に示すように、内部コネクタ３４の下面に位置する貫通孔４３の一方の開口部４３ａにも面取部を形成するようにしても良い。この場合、貫通孔４３の開口部の表面張力による接着剤４２の吸い上げ力の向上を期待することができる。

（その他の実施形態）
貫通孔４３の形状としては、図１０に示すように中間で折曲したくの字形状としたり、図１１に示すように中間で分岐したＹ字形状としたりしても良い。Ｙ字形状とした場合は掛り止めが２カ所となるので、掛り止め効果を高めることができる。また、くの字形状やＹ字形状とした場合、貫通孔４３の高さ寸法が毛細管現象による接着剤４２の吸い上げ可能高さを上回る寸法であっても掛り止め形状を形成することができる。この場合、貫通孔４３の水平方向の断面積が一定となるように形成するのが望ましい。つまり、毛細管現象により吸い上げられた接着剤４２は、穴が急激に広がると表面張力により留まり液面上昇しにくくなり、安定的にリベット形状が形成できないことから、水平方向の貫通孔４３の断面積を一定とすることで掛り止め形状を安定的に形成することができる。
貫通孔４３の断面形状は円形に限定されることなく、楕円形状や多角形状であっても良い。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、４はモータ制御装置、５はモータ、７はモータハウジング（筐体）、８はベース（筐体）、２９はＥＤＵ基板（駆動基板）、３４は内部コネクタ（コネクタ）、３５は端子、３５ａは基端部、３５ｂは先端部、３６はコネクタハウジング、３８は肉盗み穴、４１は保持部、４２は接着剤、４３は貫通孔、４４はザグリ部、４５は面取部である。

Claims (8)

1. モータ（５）と、
   前記モータの筐体（７、８）と、
   前記筐体に設けられ、前記モータを駆動する駆動基板（２９）と、
   前記筐体において前記駆動基板に対向した部位に設けられ、供給された液状の接着剤（４２）が流出しないように保持する保持部（４１）と、
   前記駆動基板に端子（３５）の基端部（３５ａ）が固定されることで前記駆動基板に片持ち支持された状態で前記接着剤により前記筐体に接着固定されると共に、前記端子の先端部（３５ｂ）に前記モータの巻線が接続されることで前記駆動基板と前記モータとを電気的に接続するコネクタ（３４）と、
   前記コネクタを貫通するように設けられ、一方の開口部（４３ａ）が前記コネクタにおける前記接着剤との接触面に位置し、他方の開口部（４３ｂ）が前記接触面以外の部位に位置する貫通孔（４３）と、を備え、
   前記貫通孔は、製造組み付け時に毛細管現象により前記接着剤が前記一方の開口部から吸い上げられて前記他方の開口部から溢れ出ることが可能な形状に形成されているモータ制御装置。
2. 前記他方の開口部は、前記コネクタのハウジング（３６）に形成されている肉盗み穴（３８）に設けられている請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記貫通孔は、前記他方の開口部の周縁部にザクリ部（４４）が設けられている請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記貫通孔は、前記他方の開口部の周縁部に面取部（４５）が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記貫通孔は、中間部が分岐した分岐形状である請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記貫通孔は、前記コネクタの先端に近接して設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記貫通孔は、前記コネクタの長手方向に均等ピッチに配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
8. 前記接着剤は、熱硬化前の粘度が５０ｍＰａ・ｓ＠２５℃以下であり、
   前記貫通孔は、高さ方向の長さが１．６ｍｍ以下且つ直径がΦ２以下である請求項１から７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

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