JP2022091545A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラケットの変形を抑制できる回転電機を提供すること。【解決手段】ブラシレスモータは、固定子及び回転子を収容するモータハウジングと、モータハウジングの開口部に取り付けられる樹脂製のブラケットと、を備える。ブラケットは、モータハウジングの開口部に沿って円弧状に形成され、当該開口部に取り付けられる取付部３１と、径方向外側に取付部３１から突出するコネクタベース部３２と、コネクタベース部３２から軸方向に突出形成されたコネクタ部３３と、を有する。ブラケットには、コネクタベース部３２から取付部３１に亘って延びるように形成された金属プレート６０が、インサート成形されている。【選択図】 図４

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、固定子巻線が巻装された固定子と、磁石を有する回転子と、それらを収容するモータハウジングと、モータハウジングの開口部を閉塞するブラケットと、を備えた回転電機が知られている。特許文献１のブラケットには、固定子巻線と外部電源とを接続するパワーターミナルなどがインサート成形されており、回転電機の小型化及び製造時の組付け容易性を向上させている。

特開２００９－２３２５８３号公報

ところで、ブラケットには、インサート成形されたパワーターミナルと外部電源に接続するためにコネクタが設けられている。接続を容易にするために、ブラケットは、モータハウジングよりも径方向外側に突出するように構成され、コネクタは、その突出する部分において、軸方向に突出するように設けられている。ブラケットは、樹脂で一体成形されているため、このような複雑な形状を有すると、金型から取り出した後に生じる後収縮により、変形する可能性がある。変形してしまうと、接続や取付けが困難になるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ブラケットの変形を抑制できる回転電機を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するための手段は、固定子及び回転子を収容するハウジングと、当該ハウジングの開口部に取り付けられる樹脂製のブラケットと、を備える回転電機において、前記ブラケットは、前記ハウジングの開口部に沿って円弧状に形成され、当該開口部に取り付けられる取付部と、径方向外側に前記取付部から突出するコネクタベース部と、前記コネクタベース部から軸方向に突出形成されたコネクタ部と、を有し、前記ブラケットには、前記コネクタベース部から前記取付部に亘って延びるように形成された補強部材が、インサート成形されている。

これにより、後収縮により、ブラケットのコネクタベース部が、取付部に対して、コネクタ部側に反り返るように変形することを抑制することができる。また、コネクタベース部及び取付部の強度を向上させることができ、小型化することができる。

ブラシレスモータの分解斜視図。 ブラケットを模式的に示す平面図。 ブラケットを模式的に示す側面図。 ブラケットを模式的に示す平面図。 他の実施形態における金属プレートを模式的に示す平面図。 他の実施形態における金属プレートを模式的に示す平面図。 （ａ）は、他の実施形態における金属プレートを模式的に示す平面図、（ｂ）は、他の実施形態における金属プレートを模式的に示す側面図。 他の実施形態におけるブラケットを模式的に示す平面図。 他の実施形態におけるブラケットを模式的に示す断面図。

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態及び変形例相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

本実施形態の回転電機としてのブラシレスモータ１０は、例えば、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）に用いられるものである。図１に示すように、ブラシレスモータ１０は、有底筒状のモータハウジング２０と、モータハウジング２０の開口部に取り付けられるブラケット３０と、ブラケット３０に固定される回路基板４０と、回路基板４０を覆うように、ブラケット３０に取り付けられるカバー部材５０と、を備える。

モータハウジング２０の内部には、固定子巻線が巻装された固定子と、回転軸１１を中心として回転可能に支持される磁石などを備えた回転子が収容される。固定子及び回転子の構成は周知のものである。本実施形態において、軸方向とは、回転子の軸方向（回転軸１１の方向）のことであり、図において矢印Ｙ１で示す。径方向とは、回転軸１１を中心とする回転子の径方向のことであり、図において矢印Ｙ２で示す。周方向とは、回転軸１１を中心とする回転子の周方向のことであり、図において矢印Ｙ３で示す。なお、モータハウジング２０の内部には、固定子及び回転子以外にも、バスバーユニットや、軸受け、ヒートシンク２１などが収容されている。

ブラケット３０は、モータハウジング２０の開口部に取り付けられるものである。ブラケット３０は、モータハウジング２０の開口部に沿って円弧状に形成され、当該開口部に取り付けられる取付部３１と、径方向外側に向かって、取付部３１から突出するコネクタベース部３２と、コネクタベース部３２から軸方向に沿って突出形成されたコネクタ部３３と、を有する。

また、図１及び図２に示すように、ブラケット３０には、周方向において所定間隔ごとに、ボルト孔３４が設けられている。ボルト孔３４には金属製のカラー３５がインサート成形されている。ブラケット３０は、ボルト孔３４を介して、固定部材としてのボルト９１により、モータハウジング２０の開口部に取り付けられ、モータハウジング２０に固定される。より詳しくは、ブラケット３０は、ボルト９１により、モータハウジング２０に固定されているヒートシンク２１に固定される。

コネクタベース部３２は、径方向外側に向かって、取付部３１から突出する略五角形状の平板状の部材である。なお、外形形状は、任意に変更してもよく、矩形状であっても円弧状であってもよい。そして、コネクタベース部３２の一方の面、本実施形態では、モータハウジング２０側の面には、コネクタ部３３が設けられている。

図２に示すように、コネクタ部３３は、パワーコネクタ３３ａと、センサコネクタ３３ｂと、を有する。パワーコネクタ３３ａは、外部電源が接続される部分であり、ブラケット３０に埋め込まれた信号線を介して、外部電源と回路基板４０とを接続するために設けられている。センサコネクタ３３ｂは、外部制御装置の信号ケーブルが接続される部分であり、ブラケット３０に埋め込まれた信号線を介して、外部制御装置と回路基板４０等に配置された各種センサ（回転角センサなど）とを接続するために設けられている。

コネクタ部３３は、図１や図３に示すように、コネクタベース部３２の軸方向の一方側（モータハウジング２０の側）から軸方向に突出形成されている。コネクタ部３３、コネクタベース部３２、及び取付部３１は、樹脂製であり、樹脂成型により一体的に構成されている。

図１に示すように、回路基板４０は、ブラケット３０に対して、軸方向においてモータハウジング２０が固定される側の反対側に固定されている。回路基板４０には、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンデンサなどの各種ＩＣが搭載されている。

カバー部材５０は、回路基板４０を覆うように、ブラケット３０に取り付けられる。カバー部材５０の外形形状は、ブラケット３０の外形形状と同様に構成されており、カバー部材５０が、ブラケット３０に取り付けられることにより、回路基板４０が、カバー部材５０、ブラケット３０及びモータハウジング２０とにより囲まれる空間内に密閉された状態で収容される。また、カバー部材５０により、モータハウジング２０の開口部が閉塞されることとなる。

ところで、前述したように、コネクタ部３３、コネクタベース部３２、及び取付部３１は、樹脂により一体的に構成されており、コネクタ部３３は、コネクタベース部３２の軸方向の一方側（モータハウジング２０の側）から軸方向に突出形成されている。つまり、コネクタ部３３は、コネクタベース部３２及び取付部３１に対して庇のように飛び出ている（オーバーハングしている）。このため、ブラケット３０を、樹脂成型する際、金型から取り出した後、後収縮によって、コネクタ部３３が設けられている側に反り返るように（図３の矢印Ｙ４の方向に）変形してしまう場合がある。

そして、ブラケット３０が変形すると、ブラシレスモータ１０を組み立てにくくなる。具体的には、ブラケット３０を、モータハウジング２０に取り付けにくくなり、カバー部材５０をブラケット３０に取り付けにくくなる。また、パワーコネクタ３３ａに外部電源を接続しにくくなり、センサコネクタ３３ｂに信号ケーブルを接続しにくくなる。

そこで、本実施形態のブラケット３０には、図３及び図４の破線で示すように、コネクタベース部３２から取付部３１に亘って延びるように形成された補強部材としての金属プレート６０が、インサート成形されている。この金属プレート６０は、コネクタベース部３２及び取付部３１の外縁に沿って、環状に形成されている。そして、ブラケット３０の内部に埋め込まれている。

詳しく説明すると、金属プレート６０は、取付部３１において、取付部３１に沿って円弧状に形成されている。本実施形態では、金属プレート６０は、取付部３１において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所のうち一方側（地点Ｐ１）から他方側（地点Ｐ２）に至るまで周方向に沿って円弧状に形成されている。

また、金属プレート６０は、コネクタベース部３２の突出方向において、コネクタベース部３２の根元から先端部まで形成されている。すなわち、金属プレート６０は、コネクタベース部３２において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所（地点Ｐ１，Ｐ２）から、図３及び図４において上方に向かってコネクタベース部３２の先端付近（外縁）まで延びるように形成されている。

また、金属プレート６０は、回路基板４０の外周を取り囲むように構成されている。なお、本実施形態では、金属プレート６０と回路基板４０との軸方向の位置関係は異なるものの、近接している。

本実施形態の構成によれば、以下のような優れた効果を有する。

ブラケット３０には、コネクタベース部３２から取付部３１に亘って延びるように形成された金属プレート６０が、インサート成形されている。これにより、後収縮により、ブラケット３０のコネクタベース部３２が、取付部３１に対して、コネクタ部３３側に反り返るように変形することを抑制することができる。また、コネクタベース部３２及び取付部３１の強度を向上させることができ、小型化することができる。

金属プレート６０は、取付部３１において、取付部３１に沿って円弧状に形成されている。本実施形態では、金属プレート６０は、取付部３１において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所のうち一方側（地点Ｐ１）から他方側（地点Ｐ２）に至るまで周方向に沿って円弧状に形成されている。これにより、後収縮により、ブラケット３０の取付部３１が変形することを抑制し、モータハウジング２０に取付部３１を容易に取り付けることができる。

金属プレート６０は、コネクタベース部３２の突出方向において、コネクタベース部３２の根元から先端部まで形成されている。すなわち、金属プレート６０は、コネクタベース部３２において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所（地点Ｐ１，Ｐ２）から、図３及び図４において上方に向かってコネクタベース部３２の先端（外縁）まで延びるように形成されている。これにより、コネクタベース部３２が変形することを抑制することができる。したがって、パワーコネクタ３３ａに外部電源を容易に接続することができ、また、センサコネクタ３３ｂに信号ケーブルを容易に接続することができる。

金属プレート６０は、コネクタベース部３２及び取付部３１の外縁に沿って、環状に形成されている。これにより、コネクタベース部３２及び取付部３１の外径形状を維持することができ、ブラケット３０の取り付けや、外部機器との接続が容易に行うことができる。また、コネクタベース部３２及び取付部３１の強度を向上させることができ、小型化することができる。

金属プレート６０は、回路基板４０の外周を取り囲むように構成されている。そして、金属プレート６０は、軸方向において回路基板４０に近接している。このため、外部からのノイズ（放射ノイズ）の影響を押さえることができる。また、回路基板４０において発生したノイズが外部に放射されることを抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態の構成の一部を以下のように変更してもよい。なお、上記実施形態と同一もしくは均等である部分には、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

・上記実施形態において、金属プレート６０は、コネクタベース部３２から取付部３１に亘って延びるように形成されていれば、任意にその形状を変更してもよい。例えば、図５に示すように、左右に分かれている金属プレート６１，６２を採用してもよい。つまり、金属プレート６１，６２は、取付部３１において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所のうち一方側（地点Ｐ１又は地点Ｐ２）から、取付部３１に沿って、周方向に９０度程度の長さで円弧状に形成されている。なお、取付部３１における金属プレート６１，６２の長さは任意に変更してもよく、例えば、周方向に３０度～１２０程度の長さ寸法の範囲内で変更してもよい。また、金属プレート６１，６２は、左右対称に構成されている。

また、金属プレート６１，６２は、コネクタベース部３２において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所（地点Ｐ１又は地点Ｐ２）から、コネクタベース部３２の突出方向において先端に至るまで真っすぐ延びるように形成されている。その一方で、金属プレート６１，６２は、コネクタベース部３２において接続されていない。

図５に示す金属プレート６１，６２のように構成しても、後収縮により、ブラケット３０のコネクタベース部３２が、取付部３１に対して、コネクタ部３３側に反り返るように変形することを抑制することができる。

また、図６の金属プレート６３に示すように、コネクタベース部３２内においてその一部が途切れていてもよい。詳しくは、金属プレート６３は、取付部３１において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所のうち一方側（地点Ｐ１）から他方側（地点Ｐ２）に至るまで周方向に沿って円弧状に形成されている。

また、金属プレート６３は、コネクタベース部３２の突出方向において、コネクタベース部３２の根元から先端部付近まで形成されているものの、先端部において途切れている。すなわち、金属プレート６３は、コネクタベース部３２において、取付部３１とコネクタベース部３２との接続箇所から、コネクタベース部３２の先端に向かってそれぞれ突出方向に沿って真っすぐ延びるように形成されている。

図６に示す金属プレート６３のように構成しても、後収縮により、ブラケット３０のコネクタベース部３２が、取付部３１に対して、コネクタ部３３側に反り返るように変形することを抑制することができる。

・上記実施形態において、金属プレート６０がブラケット３０の内部に完全に埋め込まれていなくてもよく、その一部が外部に露出していてもよい。なお、この場合、金属プレート６０は、ブラシレスモータ１０の内側において露出していることが望ましい。例えば、金属プレート６０の露出部分は、取付部３１よりも径方向内側に配置されていればよい。そして、ブラケット３０が取り付けられた際、金属プレート６０の露出部分が、モータハウジング２０の内部、若しくはカバー部材５０の内部に収容されることが望ましい。すなわち、金属プレート６０が、ブラシレスモータ１０の外部に露出せずに、ブラシレスモータ１０の内部に収容されていればよい。これにより、ブラシレスモータ１０の防水性を高めることができる。

・上記実施形態において、金属プレート６０は、回路基板４０の外周の一部又は全部を取り囲むように配置されていてもよい。その際、軸方向において、金属プレート６０は、回路基板４０と同じ位置で、回路基板４０を取り囲むように配置されていることが望ましい。これにより、金属プレート６０により、ノイズを抑制し、回路基板４０に影響を与えることを抑制できる。例えば、角度センサとしてレゾルバが回路基板４０に配置されている場合、ノイズの影響を抑制して、検出精度が低下することを防止できる。

・上記実施形態において、金属プレート６０～６３は、電気的にＧＮＤに接続（接地）されていてもよい。具体的には、図７（ａ）に示すように、導電性の金属プレート６３には、取付部３１のボルト孔３４に相当する箇所に、軸方向に突出する接続部６５が設けられている。この接続部６５の先端には、ボルト孔３４に対応する環状部材６６が形成されている。

図８に示すように、導電性のボルト９１がボルト孔３４に挿入される際、当該ボルト孔３４に対応する環状部材６６の貫通孔にもボルト９１が挿通される。そして、図９に示すように、ボルト９１が締結される際、ボルト９１により、環状部材６６が導電性のカラー３５に圧接することとなる。

ボルト９１は、図９に示すように、導電性のモータハウジング２０に固定されている導電性のヒートシンク２１に固定されている。その際、カラー３５は、ヒートシンク２１に圧接することとなる。このため、金属プレート６０は、ボルト９１、カラー３５、ヒートシンク２１、及びモータハウジング２０等を介して電気的に接続され、接地されることとなる。このように金属プレート６０が接地されることにより、放射ノイズをより低減することができる。

１０…ブラシレスモータ、２０…モータハウジング、３０…ブラケット、３１…取付部、３２…コネクタベース部、３３…コネクタ部、６０～６３…金属プレート。

Claims (7)

1. 固定子及び回転子を収容するハウジング（２０）と、当該ハウジングの開口部に取り付けられる樹脂製のブラケット（３０）と、を備える回転電機（１０）において、
   前記ブラケットは、前記ハウジングの開口部に沿って円弧状に形成され、当該開口部に取り付けられる取付部（３１）と、径方向外側に前記取付部から突出するコネクタベース部（３２）と、前記コネクタベース部から軸方向に突出形成されたコネクタ部（３３）と、を有し、
   前記ブラケットには、前記コネクタベース部から前記取付部に亘って延びるように形成された補強部材（６０～６３）が、インサート成形されている回転電機。
2. 前記補強部材は、前記取付部において、前記取付部に沿って円弧状に形成されている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記補強部材は、前記コネクタベース部の突出方向において、前記コネクタベース部の根元から先端部まで形成されている請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記補強部材は、前記コネクタベース部及び前記取付部の外縁に沿って、環状に形成されている請求項１～３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記補強部材は、前記取付部において、前記取付部よりも径方向内側に配置されている請求項１～４のうちいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記ブラケットの前記取付部は、導電性の固定部材（９１）を介して導電性の前記ハウジングに固定されており、
   前記補強部材は、導電性であり、前記固定部材を介して前記ハウジングに電気的に接続されている請求項１～５のうちいずれか１項に記載の回転電機。
7. 軸方向において、前記ブラケットの一方側に前記ハウジングが取り付けられ、前記ハウジングの反対側に回路基板（４０）が配置されており、
   前記補強部材は、導電性であり、前記回路基板の外周の一部又は全部を取り囲むように配置されている請求項１～６のうちいずれか１項に記載の回転電機。

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