JP4658096B2 - 電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータ - Google Patents

Description

この発明は、シャフトに固定されステータで生じた回転磁界に応じてシャフトとともに回転する、永久磁石を有するロータを備えた電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータに関する。

従来、ステータと、このステータの中心軸線上に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され前記ステータで生じた回転磁界に応じてシャフトとともに回転する、複数個の永久磁石を有するロータとを備えた永久磁石モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４１８８号公報

この永久磁石モータでは、モータ出力の変更に伴い、永久磁石の軸線方向の長さを変更するとき、この変更に伴いシャフトの軸線方向の長さも変更しなければならず、新たなシャフト単体を用意しなければならないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、永久磁石の軸線方向の長さが変更しても、一部のみを変更すればよく、他の部位は変更することなく用いることができるシャフトを有する電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータを得ることを目的とする。

この発明に係る電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータは、ステータと、このステータの中心軸線上に回転自在に設けられ、第１のベアリング及び第２のベアリングにより両端部が回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに固定され前記ステータで生じた回転磁界に応じてシャフトとともに回転する、永久磁石を有するロータとを備え、
前記シャフトは、前記第１のベアリングが設けられた第１の出力軸部材と、端部に前記第２のベアリングが設けられているとともに外周面に前記永久磁石が設けられた第２の出力軸部材とから構成されており、
前記第２の出力軸部材は、有底円筒形状であり、この第２の出力軸部材には前記第１の出力軸部材が圧入され、
前記シャフトの軸線方向の長さは、前記第２の出力軸部材に対する前記第１の出力軸部材の圧入寸法で調整される。

この発明の電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータによれば、永久磁石の軸線方向の長さが変更しても、シャフトについては一部のみを変更すればよく、シャフトの他の部位は変更することなく用いることができる。

以下、この発明の実施の形態及び参考例について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
参考例１．
図１はこの発明の参考例１の電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータ（以下、モータと略称する）を示す側断面図である。
このモータは、アルミ等の材料で作られたハウジング１と、このハウジング１に周縁部が複数個のねじ２で固着された有底円筒形状のフレーム３と、このフレーム３の内壁面に固定されたステータ４と、このステータ４の片側側面に固定されたホルダ５と、このホルダ５の反ステータ４側に設けられたベース６とを備えている。
また、モータは、ハウジング１及びフレーム３の中心軸線上に配置され第１のベアリングであるフロントベアリング７及び第２のベアリングであるリアベアリング８により回転自在に支持されたシャフト９と、このシャフト９に固定された複数個の永久磁石１０を有するロータ１１と、シャフト９の端部に圧入されステアリング機構（図示せず）と連結されるボス１２と、このボス１２とシャフト９に圧入されたブッシュ１３との間に設けられシャフト９の回転角度を検出する回転位置センサであるレゾルバ１４とを備えている。

ステータ４は、珪素鋼板が積層されているとともに軸線方向に延びたスロット（図示せず）が周方向に間隔を空けて形成されたコア１５と、このコア１５のスロットにボビン１６を介して導線が巻回されて構成されたモータコイル１７とを備えている。このモータコイル１７のＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部はスター結線されており、それぞれのコイル部のコモン側はコモンターミナル１８にヒュージングにより接続されている。

ホルダ５は、周方向に延びた径寸法の異なる４つの溝が形成されている。この溝には、それぞれＷ相ターミナル２０、Ｖ相ターミナル２１及びＵ相ターミナル２２が収まっている。Ｗ相ターミナル２０、Ｖ相ターミナル２１及びＵ相ターミナル２２は平面状に展開したときには帯状であり、各溝に収まっているときには円形状である。これらのターミナル２０、２１及び２２は、モータコイル１７のＷ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＵ相コイル部のそれぞれの端部と接続されている。
また、Ｗ相ターミナル２０、Ｖ相ターミナル２１及びＵ相ターミナル２２は、それぞれ軸線方向に延びた接続部（図示せず）を有している。

ベース６は、バスバー３０とねじ３１で面接触して固定されたバスバー側ターミナル３２を有している。また、ベース６には、Ｗ相ターミナル２０、Ｖ相ターミナル２１及びＵ相ターミナル２２からそれぞれ軸線方向に延びた挿入された挿入口（図示せず）が形成されている。接続部の先端部は挿入口を貫通した後バスバー側ターミナル３２とＴＩＧ溶接により接続されている。それぞれのバスバー３０は、電源線３３と接続されている。

レゾルバ１４は、シャフト９に圧入された楕円形状のレゾルバロータ４０と、このレゾルバロータ４０を囲ったレゾルバステータ４１とを備えている。

ハウジング１側のフロントベアリング７は、ハウジング１にコーキングによってフロントベアリング７の外輪部が固定されている。
ステータ４は鉄板を絞り加工して製作されたカップ状のフレーム３に圧入されており、フレーム３の底面部にはリアベアリング８を収納、保持するベアリングボックス４２が形成されている。

ハウジング１には、一端面にフレーム３と嵌合するフレーム側嵌合部４３が形成され、他端面にステアリングギア側のハウジング（図示せず）と嵌合するギア側嵌合部４４が形成されている。
ハウジング１のギア側嵌合部４４は、ステアリングギア側のギアボックスに設けられたＯリング（図示せず）によって防水されるようになっており、ギア側嵌合部４４からモータ内に水、埃などが浸入することが防止される。
ハウジング１のフレーム側嵌合部４３には、シール部材であるＯリング４５が設けられ、防水性が確保される。

レゾルバステータ４１は、一対のねじ（図示せず）によりハウジング１に固着されている。
レゾルバステータ４１には、信号接続用のコネクタ４６が設けられている。このコネクタ４６からは信号線４７が導出している。レゾルバ１４からの位置検出信号を制御回路ユニット（図示せず）に伝達する信号線４７は、クランプ（図示せず）でハウジング１に固定されている。
ハウジング１のギア側嵌合部４４の内側では、ベース６にバスバー３０をねじ止めする際に、外からねじ３１を回すことができるようにねじ止め用の穴４８が三箇所形成されている。

シャフト９は、小径部に、第１のベアリングであるフロントベアリング７、ブッシュ１３、レゾルバロータ４０及びボス１２が圧入された第１の出力軸部材５０と、小径部に第２のベアリングであるリアベアリング８が圧入された第２の出力軸部材５１と、第１の出力軸部材５０と第２の出力軸部材５１との間に設けられ、外周面に複数個の永久磁石１０が設けられた介在部材５２とから構成されている。この円筒形状の介在部材５２の外周面に、複数個の磁石１０が接着剤を用いて接着されている。

上記構成の永久磁石モータでは、電源線３３を通じてモータコイル１７に電流が流れ、モータコイル１７には回転磁界が生じる。この回転磁界に応じてロータ１１は回転し、この回転力は、シャフト９を介してステアリング機構に伝達され、ステアリング機構のトルクアシストに供される。

上記構成の永久磁石モータによれば、例えば、モータ出力を増大させようとして、永久磁石１０の軸線方向の長さを長くしようとした場合、ステータ４及びシャフト９の軸線方向の長さを長くしなければならない。
このような場合、この参考例では、シャフト９に関しては、永久磁石１０を支持した介在部材５２のみを変更し、第１の出力軸部材５０及び第２の出力軸部材５１は、変更する必要性は無く、シャフト９の軸線方向の長さの調整は、第１の出力軸部材５０及び第２の出力軸部材５１の介在部材５２に対する圧入寸法を調整することで達成される。
従って、モータの仕様変更に伴い、シャフト９全体を変更する必要性は無く、製造コストは低減される。
また、介在部材５２は、円筒形状で中空であり、重量低減により材料費が低減されるとともに、ロータ１１の慣性力が低減される。
また、介在部材５２の肉厚は、必要な物理的強度を確保する範囲で磁気回路として必要最小限の厚さまで薄くすることができる。

実施の形態１．
図２はこの発明の実施の形態１のモータを示す側断面図である。
この実施の形態では、シャフト９は、小径部に、フロントベアリング７、ブッシュ１３、レゾルバロータ４０及びボス１２が圧入された第１の出力軸部材５０と、端部にリアベアリング８が圧入されているとともに外周面に複数個の永久磁石１０が接着剤により接着された第２の出力軸部材６０とから構成されている。
この第２の出力軸部材６０は、有底円筒形状であり、この第２の出力軸部材６０には第１の出力軸部材５０の大径部の端部が圧入されている。
他の構成は、参考例１と同じである。

この永久磁石モータによれば、例えばモータ出力を増大させようとして、永久磁石１０の軸線方向の長さを長くしようとした場合、シャフト９に関しては、複数個の永久磁石１０を支持した第２の出力軸部材６０のみを変更すればよく、第１の出力軸部材５０は変更する必要性は無く、それだけ仕様変更に伴う製造コストは低減される。
また、第２の出力軸部材６０は、有底円筒形状で内部が中空であり、重量低減により材料費が低減されるとともに、ロータ１１の慣性力が低減される。
また、第２の出力軸部材６０の肉厚は、必要な物理的強度を確保する範囲で磁気回路として必要最小限の厚さまで薄くすることができる。
また、上記実施の形態の永久磁石モータは、低騒音、低振動が要求される、電動パワーステアリング装置用に適用されており、低騒音、低振動の電動パワーステアリング装置を得ることができる。

この発明の参考例１の永久磁石モータを示す側断面図である。 この発明の実施の形態１の永久磁石モータを示す側断面図である。

４ ステータ、７ フロントベアリング（第１のベアリング）、８ リアベアリング（第２のベアリング）、９ シャフト、１０ 磁石、１１ ロータ、５０ 第１の出力軸部材、５１ 第２の出力軸部材、５２ 介在部材、６０ 第２の出力軸部材。

Claims (1)

1. ステータと、
   このステータの中心軸線上に回転自在に設けられ、第１のベアリング及び第２のベアリングにより両端部が回転自在に支持されたシャフトと、
   このシャフトに固定され前記ステータで生じた回転磁界に応じてシャフトとともに回転する、永久磁石を有するロータとを備え、
   前記シャフトは、前記第１のベアリングが設けられた第１の出力軸部材と、端部に前記第２のベアリングが設けられているとともに外周面に前記永久磁石が設けられた第２の出力軸部材とから構成されており、
   前記第２の出力軸部材は、有底円筒形状であり、この第２の出力軸部材には前記第１の出力軸部材が圧入され、
   前記シャフトの軸線方向の長さは、前記第２の出力軸部材に対する前記第１の出力軸部材の圧入寸法で調整されることを特徴とする電動パワーステアリング装置用の永久磁石モータ。

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