JP4821303B2 - Brushless motor and electric power steering apparatus using the same - Google Patents
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本発明は、コイルが巻装された円筒状のステータと、該ステータと対向して磁極及び出力を備えたロータと、ロータの回転角度を検出する角度検出器と、前記ステータ及び前記角度検出器を内装するフレームと、該フレームに対して前記ロータを回転自在に支持する軸受装置とを有するブラシレスモータ及びこれを使用した電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a cylindrical stator around which a coil is wound, a rotor having a magnetic pole and an output facing the stator, an angle detector for detecting a rotation angle of the rotor, the stator and the angle detector The present invention relates to a brushless motor having a frame in which the rotor is mounted and a bearing device that rotatably supports the rotor with respect to the frame, and an electric power steering apparatus using the brushless motor.
電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する駆動源として用いられるモータにおいては、運転者の操舵に応じてその何倍もの力で操舵補助しながらも好適な操舵フィーリングを得るためには、高い制御性が要求される。また、上記モータは、車体の軽量化、衝突時の安全確保といった点から、小型軽量であることが要求される。そのため、近年はブラシ付きDCモータに代えて、制御性に優れ、小型軽量化し易いブラシレスモータが好適に用いられるようになってきている。 In a motor used as a drive source for generating a steering assist force of an electric power steering device, it is high in order to obtain a suitable steering feeling while assisting the steering with many times the force according to the driver's steering. Controllability is required. The motor is required to be small and light in terms of reducing the weight of the vehicle body and ensuring safety during a collision. For this reason, in recent years, a brushless motor that is excellent in controllability and easily reduced in size and weight has been suitably used in place of the brushed DC motor.
電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータは、その要求機能の高さから、徹底した最適設計が施されている。ロータにおいても、電動パワーステアリング装置用のモータとして要求されるトルクを得るための磁束量を確保しながらも、小型軽量化及び低慣性化を図るために、最高水準の表面磁束密度を有する永久磁石が用いられる。
一方、ステータにおいては、小型軽量化及び銅損低減を図るために、巻線係数が高くかつ集中巻が可能なスロットコンビネーションが選択され、さらに、磁場解析による鉄製機械と銅製機械の比率の最適設計や磁路設計の最適化や、分割コアや平角線などを用いた高密度巻線が施されている。
Brushless motors for electric power steering systems have been thoroughly designed optimally because of their high required functions. Also in the rotor, a permanent magnet having the highest surface magnetic flux density in order to reduce the size, weight and inertia while ensuring the amount of magnetic flux required to obtain the torque required for a motor for an electric power steering device. Is used.
On the other hand, for the stator, a slot combination with a high winding coefficient and capable of concentrated winding is selected to reduce the size and weight and reduce copper loss, and the optimum design of the ratio of iron and copper machines by magnetic field analysis And magnetic path design optimization and high-density winding using split cores and flat wires.
このような最適設計が施された電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータは、モータ定数(単位銅損当たりの発生トルク,Nm/√W)は略上限に達しており、同じ体格のモータであればモータ定数も略同じになる傾向にある。
一方、モータコイルに限らずモータを構成する部品には使用温度の限界があり、銅損によりその温度を超えるとモータは焼損に至ってしまう。
The brushless motor for an electric power steering apparatus with such an optimal design has a motor constant (generated torque per unit copper loss, Nm / √W) that has almost reached the upper limit. The constants tend to be substantially the same.
On the other hand, not only the motor coil but also the parts that constitute the motor have a limit of the operating temperature, and if the temperature is exceeded due to copper loss, the motor will burn out.
よって、モータの体格を維持したまま更に大きなトルクを発生させようとしたり、発生トルクを維持したまま更に小型軽量化を図ろうとしたりする場合は、モータコイルからモータが取付けられる装置への伝熱及び雰囲気環境への伝熱を増やすことで、許容できる銅損を大きくする手段が必要である。
また、電動パワーステアリング装置において、あってはならない故障であるセルフステアを防ぐために、フレームとステータの空転を確実に防止することが必須である。したがって、フレームとステータとは一般的に広く用いられているものの、緩んだり剥がれたりした際に空転してしまう可能性のある、圧入や焼きばめ、接着等の嵌合方法と併用して、機械的な回り止めを設けることが望ましい。
Therefore, when trying to generate a larger torque while maintaining the physique of the motor, or to reduce the size and weight while maintaining the generated torque, heat transfer from the motor coil to the device to which the motor is mounted There is also a need for a means to increase acceptable copper loss by increasing heat transfer to the atmosphere environment.
Further, in the electric power steering apparatus, it is essential to reliably prevent the frame and the stator from idling in order to prevent self-steering, which is a failure that should not occur. Therefore, although the frame and the stator are generally widely used, in combination with a fitting method such as press-fitting, shrink-fitting, adhesion, etc., which may idle when loosened or peeled off, It is desirable to provide a mechanical detent.
このため、従来、減速機のギヤが嵌合される円筒状のハウジングと、このハウジングのギヤとは反対側に嵌合されたフレームとを有し、フレームにはステータが固定され、ステータ内にはロータが回転可能に軸支され、ロータにはフレームと対向する位置でレゾルバ用ロータを固定し、このレゾルバ用ロータに対向するレゾルバ用ステータをハウジングに取付け、レゾルバに取付けられるセンサコネクタの開口部をモータの外側に向けて配置するようにした回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、ステータに巻装されたモータコイルで発生する熱を、モータ本体よりも熱容量及び表面積が遥かに大きい減速機の筐体へ伝熱させることで許容できる銅損を大きくしようとしても、フレームはハウジングを介して減速機の筐体に取付けられるため、ステータと減速機筐体との距離を短縮することが困難であり、さらに、フレームとハウジングの間には接合部が存在するため、この接合部での熱抵抗を小さくすることが困難であり、モータコイルで発生する熱を伝熱によって拡散することが困難であるという未解決の課題がある。また、フレームは薄鋼板から成型するので、断面積及び材質が制限されてしまうので、熱抵抗を小さくしたり、熱伝導率の高い材質を用いたりすることが困難であるという未解決の課題もある。さらに、このようなフレームでは、雰囲気環境への伝導、対流、放射による伝熱を促すためにフィンを設けるなど、フレームの表面積を拡大する加工を施すことが困難であるという未解決の課題もある。 However, in the conventional example described in Patent Document 1, the heat generated by the motor coil wound around the stator is transferred to the housing of the speed reducer having a much larger heat capacity and surface area than the motor body. Even if an attempt is made to increase the allowable copper loss, it is difficult to reduce the distance between the stator and the reducer housing because the frame is attached to the reducer housing via the housing. Since there is a joint between the housings, it is difficult to reduce the thermal resistance at this joint, and it is difficult to diffuse the heat generated in the motor coil by heat transfer. There is. In addition, since the frame is formed from a thin steel plate, the cross-sectional area and the material are limited, so there is an unsolved problem that it is difficult to reduce the thermal resistance or use a material with high thermal conductivity. is there. Furthermore, in such a frame, there is an unsolved problem that it is difficult to perform a process for increasing the surface area of the frame, such as providing fins to promote conduction to the atmosphere environment, convection, and heat transfer by radiation. .
さらにまた、上記のフレームにおいては、フレームとステータの間に機械的な回り止めを設けようとした場合、フレーム内径側から外側に押し出す形で凹部を設けることは加工上困難である。一方、フレーム外側から内側にへこます形で凹部を設けようとした場合は、内径に突起ができるので後切削が出来ず、ステータ固定部の精度を維持することが困難であるという未解決の課題もある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、小型軽量でありながら安価で信頼性の高いブラシレスモータを提供すると共に、このブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
Furthermore, in the above frame, when a mechanical detent is to be provided between the frame and the stator, it is difficult in processing to provide the concave portion so as to be pushed out from the inner diameter side of the frame. On the other hand, when trying to provide a recess in the shape of a dent from the outside of the frame, there is also an unresolved problem that it is difficult to maintain the accuracy of the stator fixing part because post-cutting is impossible because a protrusion is formed on the inner diameter. is there.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and provides a brushless motor that is small and lightweight, yet inexpensive and highly reliable, and electric power using this brushless motor. The object is to provide a steering device.
上記目的を達成するために、請求項1に係るブラシレスモータは、コイルが巻装された円筒状のステータと、該ステータと対向する磁極及び出力軸を備えたロータと、ロータの回転角度を検出する角度検出器と、前記ステータ及び前記角度検出器を内装するフレームと、該フレームに対して前記ロータを回転自在に支持する軸受装置とを有するブラシレスモータであって、前記フレームは、被取付部に固定するフランジ部が端部に一体成型され且つ前記ステータを収容するフレーム半体と、前記角度検出器を収容するフレーム半体とで構成され、前記ステータを収容するフレーム半体の前記フランジ部側端部の内面における小径部の内側に前記ステータのヨークを突き当てるステータヨーク突き当て部と、ステータの先端を突き当てるステータ先端突き当て部とを形成し、前記ステータヨーク突き当て部及びステータ先端突き当て部の双方に前記ステータの一方の端面を接触させたことを特徴としている。 To achieve the above object, a brushless motor according to a first aspect of the present invention detects a cylindrical stator around which a coil is wound, a rotor having a magnetic pole and an output shaft facing the stator, and a rotation angle of the rotor. A brushless motor having an angle detector, a frame that houses the stator and the angle detector, and a bearing device that rotatably supports the rotor with respect to the frame. The flange portion fixed to the frame is integrally formed at the end portion, and is composed of a frame half that houses the stator and a frame half that houses the angle detector, and the flange portion of the frame half that houses the stator A stator yoke abutting portion that abuts the yoke of the stator on the inner side of the small diameter portion on the inner surface of the side end portion, and a stay that abuts the tip of the stator Forming a distal abutment portion, and wherein said that contacting the one end face of the stator to both the stator yoke abutting portion and the stator tip abutment portion.
また、請求項2に係るブラシレスモータは、請求項1に係る発明において、前記ステータを収容するフレーム半体は、高熱伝導率を有する材料で形成されていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係るブラシレスモータは、請求項2に係る発明において、前記ステータを収容するフレーム半体は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか一方で形成されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, the brushless motor according to the first aspect of the present invention is characterized in that the frame half that houses the stator is formed of a material having a high thermal conductivity.
Furthermore, the brushless motor according to claim 3 is the invention according to
さらにまた、請求項4に係るブラシレスモータは、請求項1乃至3の何れか1つの発明において、前記ステータを収容するフレーム半体は鋳造によって一体成形されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係るブラシレスモータは、請求項1乃至4の何れか1つに係る発明において、前記ステータの両端面に突出しているコイルエンド部と、前記ステータを収容するフレーム半体の小径部との間に存在する隙間の少なくとも一方に空気より高い熱伝導率を有する材料で形成された伝熱材を介挿したことを特徴としている。
Furthermore, a brushless motor according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects of the invention, the frame half that houses the stator is integrally formed by casting.
Still further, a brushless motor according to a fifth aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein a coil end portion projecting from both end faces of the stator and a frame half that houses the stator are provided. It is characterized in that a heat transfer material formed of a material having a higher thermal conductivity than air is inserted into at least one of the gaps between the small diameter portion .
また、請求項6に係るブラシレスモータは、請求項1乃至5の何れか1つの発明において、前記出力軸は前記フレームの前記フランジ部側に配置され、且つ前記フレーム内に当該出力軸に対して予圧側軸受装置、前記ロータの磁極、固定側軸受装置及び前記角度検出器がその順に配置されていることを特徴としている。
さらに、請求項7に係るブラシレスモータは、請求項1乃至6の何れか1つの発明において、前記角度検出器を収容するフレーム半体の外周部にフィン状のリブが多数形成されていることを特徴としている。
A brushless motor according to a sixth aspect of the present invention is the brushless motor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the output shaft is disposed on the flange portion side of the frame , and the output shaft is disposed in the frame . The preload-side bearing device, the magnetic pole of the rotor, the fixed-side bearing device, and the angle detector are arranged in that order.
Further, the brushless motor according to claim 7, in any one invention of claims 1 to 6, a fin-like ribs are formed a large number on the outer periphery of the frame halves to accommodate a pre-Symbol angles detector It is characterized by that.
さらにまた、請求項8に係るブラシレスモータは、請求項7に係る発明において、前記リブは前記角度検出器を収容するフレーム半体に一体成型されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項9に係るブラシレスモータは、請求項1乃至8の何れか1つの発明において、前記ステータを収容するフレーム半体は、前記ステータの嵌合面に1個以上の凹部が形成され、前記ステータは当該フレーム半体との嵌合面に前記凹部に係合する凸部が形成されていることを特徴としている。
Furthermore, the brushless motor according to an eighth aspect is characterized in that, in the invention according to the seventh aspect, the rib is formed integrally with a half frame that houses the angle detector .
Still further, according to a ninth aspect of the present invention, in the brushless motor according to any one of the first to eighth aspects, the frame half body that houses the stator has one or more recesses formed on the mating surface of the stator. The stator is characterized in that a convex portion engaging with the concave portion is formed on a fitting surface with the frame half body .
また、請求項10に係るブラシレスモータは、請求項9に係る発明において、前記凹部が、前記ステータを収容するフレーム半体に一体成型されていることを特徴としている。
さらに、請求項11に係るブラシレスモータは、請求項9に係る発明において、前記凹部が軸方向に延長する溝で構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項12に係るブラシレスモータは、請求項11に係る発明において、前記凹部は、その長さが前記ステータの軸方向長さ以上の長さに選定されていることを特徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, the brushless motor according to the ninth aspect is characterized in that the recess is integrally formed with a half frame that houses the stator .
Furthermore, the brushless motor according to an eleventh aspect is characterized in that, in the invention according to the ninth aspect, the concave portion is constituted by a groove extending in the axial direction.
Furthermore, the brushless motor according to a twelfth aspect is characterized in that, in the invention according to the eleventh aspect, the length of the recess is selected to be not less than the axial length of the stator.
なおさらに、請求項13に係るブラシレスモータは、請求項9乃至12の何れか1つに係る発明において、前記ステータの凸部は、スロット数と同数で且つ等間隔に配設されていることを特徴としている。
また、請求項14に係るブラシレスモータは、請求項1乃至13の何れか1つの発明において、前記ステータは、前記ステータを収容するフレーム半体に嵌合する円周方向に延長するステータヨークと該ステータヨークの円周方向中央部から内方に延長し、モータコイルが巻装される磁脚部とで軸方向と直交する断面形状がT形に形成された複数の分割コアを、前記ステータヨークの円周方向の両端を隣接する分割コアのステータヨークの円周方向端に連接させて円環状に形成されていることを特徴としている。
Still further, a brushless motor according to a thirteenth aspect is the invention according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the convex portions of the stator are arranged at the same number as the number of slots and at equal intervals. It is a feature.
A brushless motor according to a fourteenth aspect of the present invention is the brushless motor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the stator includes a stator yoke that extends in a circumferential direction that fits into a frame half that houses the stator, and A plurality of split cores extending inward from a circumferential central portion of the stator yoke and having a magnetic leg portion around which the motor coil is wound and having a T-shaped cross section perpendicular to the axial direction, The two ends in the circumferential direction are connected to the circumferential ends of the stator yokes of the adjacent split cores, and are formed in an annular shape.
さらにまた、請求項15に係るブラシレスモータは、請求項14に係る発明において、前記分割コアは、ステータヨークの外周面における円周方向両端に夫々前記凹部に係合する凸部を構成する半部が突出形成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項16に係るブラシレスモータは、請求項15に係る発明において、各分割コアは、隣接する分割コアの半部同士を溶接することにより、円環状に連結されていることを特徴としている。
また、請求項17に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に伝達する操舵補助力を発生するモータとして請求項1乃至16の何れか1項に記載のブラシレスモータを適用したことを特徴としている。
Furthermore, the brushless motor according to
Still further, the brushless motor according to
An electric power steering apparatus according to a seventeenth aspect is characterized in that the brushless motor according to any one of the first to sixteenth aspects is applied as a motor that generates a steering assist force transmitted to a steering mechanism.
請求項1に係る発明によれば、ステータを収容するフレーム半体に被取付部に固定するフランジ部が一体成型され、且つフレーム半体の前記フランジ部側端部の内面における小径部の内側に前記ステータのヨークを突き当てるステータヨーク突き当て部と、ステータの先端を突き当てるステータ先端突き当て部とを形成し、前記ステータヨーク突き当て部及びステータ先端突き当て部の双方に前記ステータの一方の端面を接触させたので、フレームからフランジ部までの間には部品間の接合部が無く、且つステータを被取付部としての例えば減速機に近づけることができ、ステータから減速機筐体までの間の熱抵抗を小さくすることが可能であり、ステータに巻装したモータコイルから被取付部への伝熱を増やして、許容できる銅損を大きくでき、小型、軽量なブラシレスモータを提供できる。 According to the first aspect of the present invention, the flange portion that is fixed to the attached portion is integrally formed with the frame half body that accommodates the stator , and inside the small diameter portion on the inner surface of the flange portion side end portion of the frame half body. A stator yoke abutting portion that abuts the yoke of the stator and a stator front end abutting portion that abuts the front end of the stator are formed, and one of the stators is formed on both the stator yoke abutting portion and the stator front end abutting portion. Since the end faces are in contact, there is no joint between the parts from the frame to the flange, and the stator can be brought close to, for example, a reducer as a mounted part. It is possible to reduce the thermal resistance of the motor, increase the heat transfer from the motor coil wound around the stator to the mounted part, and increase the allowable copper loss Can, it is possible to provide a small, lightweight brushless motor.
また、請求項2に係る発明によれば、ステータを収容するフレーム半体を高い熱伝導率を有する材質で形成するので、モータコイルが巻装されているステータから被取付部までの熱抵抗を従来例よりも小さくすることができ、モータコイルから本ブラシレスモータが取付けられる被取付部への伝熱が増え、許容できる銅損を大きくできるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the frame half that houses the stator is formed of a material having high thermal conductivity, the thermal resistance from the stator around which the motor coil is wound to the mounted portion is reduced. Since the heat transfer from the motor coil to the mounted portion to which the brushless motor is mounted can be increased and the allowable copper loss can be increased, a small and lightweight brushless motor can be provided. .
さらに、請求項3に係る発明によれば、ステータを収容するフレーム半体が鉄よりも高い熱伝導率を有するアルミ、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか一方で形成されているので、モータコイルが巻装されているステータから被取付部までの間の熱抵抗を従来例より小さくすることができ、モータコイルから被取付部への伝熱が増え、許容できる銅損を大きくできるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供できる。 Further, according to the invention of claim 3, since the frame half that houses the stator is formed of any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy having higher thermal conductivity than iron, the motor Since the thermal resistance between the stator on which the coil is wound and the mounted portion can be made smaller than the conventional example, the heat transfer from the motor coil to the mounted portion can be increased, and the allowable copper loss can be increased. A small, lightweight brushless motor can be provided.
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、ステータを収容するフレーム半体が鋳造によって一体成型されているので、フレームとフランジ部とを容易に高精度で一体成型することができる。
なおさらに、請求項5に係る発明によれば、ステータの両端面に突出しているコイルエンド部と、ステータを収容するフレーム半体の小径部との間に存在する隙間の少なくとも一方に空気よりも高い熱伝導率を有する材料で形成された伝熱材を介挿したので、コイルエンド部からフレームへの伝熱が増え、許容できる銅損を大きくできるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供できる。
Furthermore, according to the fourth aspect of the invention, the frame half that houses the stator is integrally formed by casting, so that the frame and the flange portion can be easily and integrally formed with high accuracy.
Still further, according to the invention of
また、請求項6に係る発明によれば、出力軸が前記フレームのフランジ部側に配置され、且つ前記フレーム内に当該出力軸に対して予圧側軸受装置、前記ロータの磁極、固定側軸受装置及び前記角度検出器がその順に配置されているので、モータコイルが巻装されているステータから被取付部までの間の距離を短縮できるので、熱抵抗が従来例よりも小さくすることができ、モータコイルから被取付部への伝熱が増え、許容できる銅損を大きくできるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供できる。さらにフレーム材質とロータ材質の線膨張係数差によりモータ温度変化時にフレームとロータの軸方向位置ずれが生じても、角度検出器は固定側軸受装置の近傍に配置しているので、角度検出器の回転部と固定部の軸方向位置ずれは生じにくく、角度検出器の軸方向位置ずれによる精度低下や誤動作を抑制することができ、信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
According to the invention of
さらに、請求項7に係る発明によれば、角度検出器を収容するフレーム半体の外周部にフィン状のリブが多数形成されているので、雰囲気環境への電動、対流、放射による伝熱を従来例よりも増すことができるので、角度検出器はモータコイルの銅損によって生じた熱の影響を受けにくくなり、角度検出器の温度上昇によるドリフトや精度低下を抑制することができ、信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。しかも、モータコイルが許容できる銅損を大きくできるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供することができる。さらに、軽量化のためにこの部位のフレーム厚さを薄肉化しても、フィン状のリブによりフレームの剛性を維持できるので、小型、軽量なブラシレスモータを提供することができる。 Furthermore, according to the invention according to claim 7, since the ribs of the fin shape is formed a large number on the outer periphery of the frame halves to accommodate the angles detectors, electric to ambient environment, convection, heat transfer by radiation Therefore, the angle detector is less susceptible to the heat generated by the copper loss of the motor coil, and it is possible to suppress drift and deterioration of accuracy due to the temperature rise of the angle detector. A highly brushless motor can be provided. And since the copper loss which a motor coil can accept | permit can be enlarged, a small and lightweight brushless motor can be provided. Furthermore, even if the frame thickness of this portion is reduced for weight reduction, the rigidity of the frame can be maintained by the fin-like ribs, so that a small and lightweight brushless motor can be provided.
さらにまた、請求項8に係る発明によれば、リブは前記角度検出器を収容するフレーム半体に一体成型されるので、フィン状リブを容易に設けることができ、安価でありながら信頼性が高く、且つ小型、軽量なブラシレスモータを提供することができる。
なおさらに、請求項9に係る発明によれば、前記ステータを収容するフレーム半体はステータとの嵌合面に1個所以上の凹部が形成され、ステータは当該フレーム半体との嵌合面に前記凹部に係合する凸部が形成されているので、凹部及び凸部がフレームとステータとの間の機械的な回り止めとして機能し、ステータの空転を確実に防止して信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
Furthermore, according to the invention according to claim 8, since the rib is integrally formed with the half frame that accommodates the angle detector , the fin-like rib can be easily provided, and it is inexpensive but reliable. A brushless motor that is high, small, and lightweight can be provided.
Still further, according to the invention according to claim 9, wherein the frame halves for accommodating the stator is formed at one position or more recesses on the mating surface of the stator, the stator is the fitting surface between the frame halves Since the convex portion that engages with the concave portion is formed, the concave portion and the convex portion function as a mechanical detent between the frame and the stator, reliably preventing idling of the stator and highly reliable brushless. A motor can be provided.
また、請求項10に係る発明によれば、凹部が前記ステータを収容するフレームに一体成型されているので、当該フレームとステータとの間の機械的な回り止めを容易に形成することができ、安価でありながら信頼性が高いブラシレスモータを提供することができる。
さらに、請求項11に係る発明によれば、フレーム半体の凹部が軸方向に延長する溝で構成されているので、フレームへのステータの嵌合を容易に行うことができ、安価でありながら信頼性が高いブラシレスモータを提供することができる。
Further, the invention according to
Further, according to the invention of claim 11, since the concave portion of the frame half body is constituted by the groove extending in the axial direction, the stator can be easily fitted to the frame, while being inexpensive. A highly reliable brushless motor can be provided.
さらにまた、請求項12に係る発明によれば、凹部は、その長さが前記ステータの軸方向長さ以上の長さに選定されているので、軸方向に同一形状のステータを嵌合することができ、同一形状で打ち抜かれた電磁鋼板を積み重ねたステータを嵌合でき、安価でありながら信頼性が高いブラシレスモータを提供することができる。
なおさらに、請求項13に係る発明によれば、ステータの凸部の数はスロット数と同数で且つ等間隔に配設されているので、均一な磁路を形成することができ、コギングトルク及びトルクリップルの小さい高性能なブラシレスモータを提供することができる。
Furthermore, according to the invention according to
Furthermore, according to the invention of
また、請求項14に係る発明によれば、ステータは、当該ステータを収容するフレーム半体に嵌合する円周方向に延長する外周側基部と該外周側基部の円周方向中央部から内方に延長し、モータコイルが巻装されるヨークとで軸方向と直交する断面形状がT形に形成された複数の分割コアを、前記ステータヨークの円周方向の両端を隣接する分割コアのステータヨークの円周方向端に連接させて円環状に形成されているので、分割コアにモータコイルを巻装した後に各分割コアのステータヨークを連接させてステータを構成することができ、ステータを容易に形成することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the stator is inward from a circumferential base extending in the circumferential direction that fits into a frame half that houses the stator, and from a circumferential central portion of the circumferential base. A plurality of split cores having a T-shaped cross section perpendicular to the axial direction and a yoke around which a motor coil is wound, and a stator having a split core adjacent to both ends in the circumferential direction of the stator yoke Since it is formed in an annular shape connected to the circumferential end of the yoke, it is possible to configure the stator by connecting the stator yoke of each divided core after winding the motor coil around the divided core. Can be formed.
さらに、請求項15に係る発明によれば、分割コアは、ステータヨークの外周面における円周方向両端に夫々前記凹部に係合する凸部を構成する半部が突出形成されているので、分割コア同士の接合部の面積を半部分だけ広くすることができ、これによってステータ剛性が高くなり、騒音及び振動が小さい高性能なブラシレスモータを提供することができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, since the split core is formed so that the half portions constituting the convex portions respectively engaging with the concave portions protrude from the circumferential end of the outer peripheral surface of the stator yoke. The area of the joint part between the cores can be widened only by a half portion, whereby the stator rigidity is increased, and a high-performance brushless motor with low noise and vibration can be provided.
さらにまた、請求項16に係る発明によれば、各分割コアは、隣接する分割コアの半部同士を溶接することにより、円環状に連結されているので、分割コアのモータコイルで発生する磁束は溶接部を通りにくく、ステータ剛性を高めつつも鉄損の増加を抑制することができ、騒音、振動が小さく、且つ鉄損の小さい高性能なブラシレスモータを提供することができる。
なおさらに、請求項17に係る発明によれば、ステアリング機構に伝達する操舵補助力を発生するモータとして請求項1乃至16の何れか1項に記載のブラシレスモータを適用したので、小型、軽量でありながら安価で信頼性が高い電動パワーステアリング装置を提供することができる。
Furthermore, according to the invention of
Still further, according to the invention according to
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、1は電動パワーステアリング装置であり、この電動パワーステアリング装置1は、運転者が操舵するステアリング機構2を備えている。
このステアリング機構2は、ステアリングホイール3に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸4aと出力軸4bとを有するステアリングシャフト4を有し、このステアリングシャフト4は、入力軸4aの一端がステアリングホイール3に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ5を介して出力軸4bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to an electric power steering apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes an electric power steering apparatus. The electric power steering apparatus 1 is a driver. Is provided with a
The
そして、出力軸4bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント6を介してロアシャフト7に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント8を介してピニオンシャフト9に伝達される。このピニオンシャフト9に伝達された操舵力はステアリングギヤ10を介してタイロッド11に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ10は、ピニオンシャフト9に連結されたピニオン10aとこのピニオン10aに噛合するラック10bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン10aに伝達された回転運動をラック10bで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト4の出力軸4bには、操舵補助力を出力軸4bに伝達する操舵補助機構12が連結されている。この操舵補助機構12は、出力軸4bに連結した減速ギヤ13と、この減速ギヤ13に連結された操舵補助力を発生するブラシレスモータ14とを備えている。
そして、このブラシレスモータ14が、操舵トルクセンサ5で検出されるステアリングホイール3に付与されて入力軸4aに伝達された操舵トルクが入力されると共に、車速を検出する車速センサ15から出力される車速検出値が入力された制御装置16によって駆動制御される。
A
The
この制御装置16は、車速検出値をパラメータとした操舵トルクと操舵補助指令値との関係を記憶した制御マップを参照して、操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値とブラシレスモータに流れるモータ電流とに基づいてフィードバック制御を行ってモータ電流指令値を算出し、算出したモータ電流指令値をインバータ回路で構成されるモータ駆動回路17に供給して、このモータ駆動回路17でモータ電流指令値と後述するブラシレスモータ14のロータ回転角を検出するレゾルバからの角度検出信号とに基づいて3相モータ駆動電流を形成し、この3相モータ駆動電流をブラシレスモータ14に供給することにより、ブラシレスモータ14で、操舵補助指令値に応じた操舵補助力を発生する。
The
ブラシレスモータ14は、図2〜図4に示すように、ステータ21及びロータ回転角を検出する回転角検出器としてのレゾルバ22とを収容するフレーム23を有し、このフレーム23は、ステータ21を収容する円筒状のフレーム半体23Aと、レゾルバ22を収容するフレーム半体23Bとに2分割され、両者が接合面でネジ止めされている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
フレーム半体23Aには、外周面のフレーム半体23Bとは反対側の端部に被取付部としての減速ギヤ13に取付けられるフランジ部24が一体成型されていると共に、フレーム半体23B側の外周面に雌ねじを形成した突出部25とケーブル引出し口を形成する突出板部26とが一体成型され、内周面にフレーム半体23B側端面から軸方向に延長するステータ21を嵌合する大径部27と、その先に予圧軸受装置28を収納する小径部29とが形成されている。予圧軸受装置28は、例えば深溝玉軸受28aとこの深溝玉軸受28aの外輪を軸方向にフレーム半体23B側に押圧する予圧バネ28bとで構成されている。また、フレーム半体23Aの大径部27の内周面には、フレーム半体23B側端面から軸方向にステータ21の軸方向長さと略等しい長さで延長するブラシレスモータのスロット数と同数の断面円弧状の凹部30が等間隔に形成されている。
The
ここで、フレーム半体23Aは、従来のフレームを構成する鋼板より熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つをダイキャスト機による鋳造によってフランジ部24、突出部25、突出板部26、大径部27、小径部29及び凹部30が一体成型されている。
また、フレーム半体23Bは、図3及び図6で特に明らかなように、フレーム半体23Aとは反対側の内周面にレゾルバ22を収容する大径部31が形成され、この大径部31と連結して例えば深溝玉軸受で構成される固定軸受装置32を嵌合する小径部33が形成されていると共に、外周部におけるレゾルバ22と対向する位置に半径方向に突出するフィン状のリブ34が円周方向に所定間隔を保って多数一体成型され、さらに外周部におけるフレーム半体23Aの突出板部26に対向する位置にケーブル引出し口35が一体成型されている。
Here, the
Further, as is particularly apparent in FIGS. 3 and 6, the
ここで、フレーム半体23Bものフレーム半体23Aと同様にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つをダイキャスト機による鋳造によって大径部31、小径部33、リブ34及びケーブル引出し口35が一体成型されている。
このように、フレーム半体23A及び23Bを共に鋳造によって製作するが、インロー部などの高い精度が必要な部位は適宜切削加工が施されている。
そして、フレーム半体23Aの大径部27内にステータ21が嵌合されている。このステータ21は、図5及び図6で特に明らかなように、12個の電磁鋼板を積層したT形の分割コア41を円環状に連接させた構成を有する。
Here, similarly to the
As described above, both the frame halves 23A and 23B are manufactured by casting, but a portion requiring high accuracy such as an inlay portion is appropriately cut.
The
各分割コア41の夫々は、軸方向と直交する断面が、図5に示すように、外周面が円弧状で円周方向に延長するステータヨーク42と、このステータヨーク42の内周面における円周方向の中央部に内方に中心軸に向かって延長する磁脚部43とでT形に形成された鉄心で構成され、磁脚部43の先端にハット部43aが形成されている。そして、磁脚部43にモータコイル44が集中巻で巻装されている。ハット部43aは、T形の分割コア41を12個組み合わせて円環状にした状態において、若干のスロット開口幅が形成される形状であり、そのスロット開口幅はモータコイル44に使用されるマグネットワイヤの直径以下に設定されている。ステータヨーク42のフレーム半体23Aに嵌合される面は、フレームの曲率と略同じ曲率であるが、磁脚部43の首部の真裏にあたる部位が平取りしてあるので、フレーム半体23Aへの嵌合時に2点で線接触する形状となっている。
As shown in FIG. 5, each of the divided
一方、ステータヨーク42のスロット側は、磁脚部43の首部中心線に直交する直線形状とされている。隣接する分割コア41が突き当たる部位は、モータコイル44が施される磁脚部43の中心線に対して回転中心で交差する±15°の直線形状であり、互いに面接触する形状とされている。
また、外周側基部42の外周面における円周方向の両端部にフレーム半体23Aの凹部30に係合する断面が4分の1円状の凸半部45が軸方向の全域にわたって形成されている。したがって、分割コア41同士を連接させたときに、図5で拡大図示したように、双方の凸半部45で断面半円形のフレーム半体23Aに形成した凹部30に係合する凹部30と同一の曲率でその中心点をフレーム半体23Aの凹部30の中心点よりもステータ中心軸側に若干ずらした形状の凸部46が形成される。そして、各分割コア41を円環状に連接させた状態で、凸部46をレーザ溶接等で溶接することにより、円環状のステータ21が構成され、このステータ21が、フレーム半体23Aの大径部27に凸部46を凹部30に係合させて嵌合されている。このとき、フレーム半体23Aに形成したステータ21のヨーク43を突き当てるステータヨーク突き当て部47とステータ21の先端を突き当てるステータ先端突き当て部48は、その両部でステータ21の端面に接触する形状としており、さらにその部位におけるコイルエンドとの間の隙間には、エポキシ系樹脂からなる伝熱体49が充填されている。
On the other hand, the slot side of the
Further,
各相のモータコイル44の終端は、Y結線中点、U相、V相、W相毎に絶縁された四層構造の円環状のバスバー50に連結され、このバスバー50がフレーム半体23Aに焼きばめ嵌合されている。
このように、ステータ21を分割コア方式にすることにより、一体コア方式に巻線を施す際に必要な巻線ノズルを通すための空間や、巻線をスロットに落とし込む際のガイドのための空間など、巻線構成のためだけに生じる無駄なスロット空間が不要となるので、高密度な巻線が可能となる。
The end of each phase of the
Thus, by using the split core system for the
また、分割コア41において、ハット部43aによって形成されるスロット開口幅を、モータコイル44に使用されるマグネットワイヤの直径以下に設定することにより、モータコイル44が緩んだり断線してもエアギャップに噛み込まないので、電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるモータロックによるステアリングホイールロックを防止することができる。
In the
また、分割コア41において、ステータヨーク42のフレーム半体23Aに嵌合される面を、フレーム嵌合時に2点で線接触する形状としたことにより、トルク発生時に磁脚部56に反力がかかってもT形の分割コア41が倒れにくいので、騒音、振動を低減することができる。
さらに、T形の分割コア41において、ステータヨーク42のスロット側を磁脚部56の首部中心線に直交する直線形状としたことにより、巻線時にステータヨーク42が干渉しないので、高密度な巻線が可能である。
Further, the divided
Further, in the T-shaped
さらにまた、T形の分割コア41において、隣接する分割コア41のステータヨーク42が突き当たる部位の外周側に半割れ状の凸半部45を設けたことにより、単純な円環状のステータヨーク部を分割した分割コア方式よりも突き当たる面積が広く、トルク発生時に磁脚部56に反力がかかってもT形の分割コア41が倒れにくい。なおさらに、外周側に突出した凸半部45を溶接するので、溶接部を通る磁束は少なく、ヒステリシス損を小さくすることができる。これらの効果により、騒音、振動及び鉄損を低減できる。
Furthermore, in the T-shaped
また、凸部46は、外周側に突出しているので、ステータヨーク42のスロット側を磁脚部56の首部中心線に直交する直線形状としたことに起因する磁路細りを防止することができる。
また、その凸部46は、フレーム半体23Aに設けてなる凹部30に対して、径方向には隙間が大きいが、回転方向には隙間が殆どない形状なので、分割コア41同士を溶接する際に生じるビードや膨らみを取り除くことなくフレーム半体23Aに焼ばめすることができる。さらに、ブラシレスモータ14の雰囲気温度のみが急激に上昇してフレーム半体23Aのみが高温になったり、予期せぬ外力などでフレーム半体23Aに割れが生じたりしてフレーム半体23Aとステータ21の締め代が無くなってしまった場合でもステータ21は空転しないので、トルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらには電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるセルフステアといった現象を確実に防ぐことができる。
Further, since the
Moreover, since the
また、前述したように、フレーム半体23Aの凹部30はフレーム半体23Bを取付ける側からステータ嵌合部をへてステータヨーク突き当て部位よりも若干深い位置まで同一形状で延長しているので、電磁鋼板の形状を積圧方向によって変える必要が無く、同一形状のT形の電磁鋼板でステータ21を構成できる。
これらの特徴は、T形の分割コア41がスロット数と同数個連結されており、連結部を折り曲げることにより円環状のステータ21となる展開コア方式のステータで適用しても同様の効果が得られる。
また、フレーム半体23Bの大径部31には、レゾルバ22を構成するレゾルバステータ21sが内嵌されている。
Further, as described above, the
These features are obtained by connecting the same number of T-shaped
In addition, a resolver stator 21 s constituting the
一方、フレーム半体23A及び23Bには、これらに保持された予圧軸受装置28及び固定軸受装置32によってロータ51が回転自在に支持されている。このロータ51は、フレーム半体23Aから突出する出力軸52と、予圧軸受装置28及び固定軸受装置32の内輪に内嵌する小径部53及び54と、これら小径部53及び54間に形成された大径部55とを有するシャフト56と、このシャフト56のステータ21との対向位置に固定された磁極部57と、小径部54より外側に配設され、レゾルバステータ21sと対向してレゾルバ22を構成するレゾルバロータ22rとで構成されている。このようにロータ51は、フレーム半体23Aのフランジ部24側から見て、予圧軸受装置28、磁極部57、固定軸受装置32、レゾルバロータ22r、ロックナット75という順序で組み付けられている。
On the other hand, on the frame halves 23A and 23B, a
ここで、磁極部57は、特に図6で明らかなように、シャフト56を挿通する円筒状のロータヨーク58と、このロータヨーク58の外周面に円周方向に等間隔で接着された8枚の永久磁石59と、これら永久磁石59の外周面を覆うオーステナイト系の非磁性ステンレスでなるキャップ60とで構成されている。そして、磁極となる永久磁石59は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からずらした蒲鉾型に形成されている。
Here, as clearly shown in FIG. 6 in particular, the
磁極部57を構成する永久磁石59の外周部はキャップ60で覆われており、キャップ60はすきまばめであるが、接着剤を併用することで永久磁石58に固定されており、さらに、キャップ60の端面をリベットでかしめることによりさらに強固に固定されている。また、予圧軸受装置28は、内輪をシャフト56へ圧入した後に止め輪61を嵌めることで、シャフト56と内輪のズレによる過大な予圧が生じることを防止している。さらに、固定軸受装置32は、内輪をシャフト56へ圧入した後にレゾルバロータ22rを介してロックナット75で締め付けることで、シャフト56に加わるアキシアル荷重によるシャフト56と内輪のズレを防止している。
The outer peripheral part of the
また、レゾルバロータ22rは、固定軸受装置32の内輪に軸方向から当接する大径部71とこの大径部71と連接する小径部72とを有するシャフト56に外嵌されたレゾルバシャフト73の小径部72に外嵌され、その軸方向位置がロックナット75で固定されている。
そして、上記構成を有するブラシレスモータ14が被取付部としての減速ギヤ13に図7に示すように取付けられている。ここで、減速ギヤ13は、図7に示すように、ハウジング81に一対の軸受装置82及び83によって回転自在に支持されたウォームギヤ84と、このウォームギヤ84に噛合する同様にハウジング81に回転自在に支持されたウォームホイール85とで構成されている。
そして、ハウジング81のウォームギヤ84の中心軸と直交する端面にモータ取付部86が形成され、このモータ取付部86にブラシレスモータ14のフレーム半体23Aの取付端がインロー結合されると共に、フランジ部24がネジ止めされている。
The
And the
A
次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車しているものとすると、この状態で、ステアリングホイール3を右切り(又は左切り)する所謂据え切り状態とすると、このときのステアリングホイール3に付加される操舵トルクが操舵トルクセンサ5で検出され、検出された操舵トルクが制御装置16に入力されると共に、車速センサ15で検出した零の車速検出値が制御装置16に入力される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Assuming that the vehicle is now stopped, in this state, when the steering wheel 3 is turned to the right (or left), the steering torque applied to the steering wheel 3 is the steering torque. The detected steering torque detected by the
このため、制御装置16で操舵トルク及び車速検出値をもとに制御マップを参照して、比較的大きな操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値とモータ電流検出値との偏差でフィードバック制御を行うことによりモータ電流指令値を算出し、このモータ電流指令値をモータ駆動回路17に出力することにより、このモータ駆動回路17で、レゾルバ22で検出されるロータ回転角に基づいて三相モータ電流がブラシレスモータ14に出力される。
For this reason, the
したがって、ブラシレスモータ14が回転駆動されて、比較的大きな操舵補助力を発生し、この操舵補助力を出力軸52を介して減速ギヤ13のウォームギヤ84に伝達し、このウォームギヤ84に噛合するウォームホイール85を回転させてステアリングシャフト4の出力軸4bにステアリングホイール3の回転方向と同一方向に大きな操舵補助トルクを与えることができ、ステアリングホイール3を軽く操舵することができる。
この状態から車両を走行させると車速検出値の増加に応じて同一操舵トルクであっても算出される操舵補助指令値が小さい値となり、これに応じてブラシレスモータ14が回転駆動されるので、このブラシレスモータ14で発生する操舵補助力が据え切り時より小さくなり、車速に応じた最適な操舵補助力を発生することができる。
Accordingly, the
When the vehicle is driven from this state, the calculated steering assist command value becomes a small value even if the steering torque is the same as the vehicle speed detection value increases, and the
このとき、ブラシレスモータ14におけるステータ21のモータコイル44に比較的大電流のモータ電流を供給することにより、回転磁界を発生させて、ロータ51を回転駆動するものであるが、モータ駆動電流が大電流となることにより、このモータコイル44で発熱を生じる。この発熱は、ステータ21の分割コア41を介してフレーム半体23aに伝導され、このフレーム半体23aが通常の鋼製のフレームより高い熱伝導率のアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つで構成され、しかも被取付部としての減速ギヤ13のハウジング81におけるモータ取付部86に取付けられるフランジ部24が鋳造により一体成型されているので、フレーム半体23Aとフランジ部24との間に接合部が無く、ステータから減速ギヤ13のハウジング81までの間の熱抵抗が小さくなるので、モータコイル44で発生した熱を効果的に減速ギヤ13のハウジング81に伝熱させてモータコイル44が許容できる銅損を従来例よりも大きくすることができる。また、ステータ21がフランジ部24側に配設されているので、ステータ21と減速ギヤ13のハウジング81との間の距離を最小として熱抵抗を小さくすることができ、より大きな伝熱効果を発揮することができる。
At this time, a relatively large motor current is supplied to the
さらに、上記実施形態では、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つをダイキャスト機で鋳造するようにしているので、従来例のように薄鋼板を絞る場合のように肉厚の制限がなく、且つ比重は薄鋼板に対して約1/3であるので、従来例の薄鋼板フレームの円筒部厚さに対し、約3倍の肉厚にすることができる。その上、アルミニウム合金は、鉄の3倍の熱伝導率を有する材質であり、さらにステータ先端突き当て部48を設け、コイルエンドとの間に伝熱体49を充填することで、銅損によるコイルエンドの熱をステータ先端突き当て部48及び伝熱体49を介してフレーム半体23Aへ伝熱できる。これらの効果により、従来例と同じ重さのフレームでありながら、10倍以上の熱量を減速ギヤ13のハウジング81へ伝熱できるので、モータコイル44が許容できる銅損を従来例より大幅に大きくすることができる。
Furthermore, in the above embodiment, since any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy is cast by a die-cast machine, the wall thickness is reduced as in the case of squeezing a thin steel plate as in the conventional example. Since there is no restriction and the specific gravity is about 1/3 that of the thin steel plate, the thickness can be about three times as large as the thickness of the cylindrical portion of the conventional thin steel plate frame. In addition, the aluminum alloy is a material having a thermal conductivity three times that of iron, and further provided with a stator tip abutting portion 48 and filled with a
また、ロータ51の磁極部57及びステータ21が8極12スロットというスロットコンビネーションとされているので、最も基本的な2極3スロット形式の4倍の構成である。このように磁極部57とステータ21の構成を基本構成の2n倍(nは整数)としたことにより径方向の磁気吸引力が相殺されるため回転時のロータ振動を小さくできるという利点がある。また、このスロットコンビネーションの巻線係数は“0.866”であり、且つ集中巻であることから、銅損に対して大きなトルクを得ることができるという利点がある。
In addition, since the
しかし、各々の磁極による鎖交磁束の変化量がそのままコギングトルク及びトルクリップルとして現れるため、電動パワーステアリング装置に適用するためには運転者に不快な振動と騒音を与えるコギングトルク及びトルクリップルを低減する必要がある。本実施形態では、磁極となる永久磁石59は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からずらした蒲鉾型に形成されている。このような磁極により、鎖交磁束の変化量を正弦波化し、コギングトルク及び正弦波通電時のトルクリップルを低減することができる。
However, since the amount of change in interlinkage magnetic flux due to each magnetic pole appears directly as cogging torque and torque ripple, the cogging torque and torque ripple that give the driver unpleasant vibration and noise are reduced for application to the electric power steering system. There is a need to. In the present embodiment, the
また、フレーム半体23Bでは、フィン状のリブ34をレゾルバ22が内包される位置に設けているので、この部位の雰囲気環境への伝導、対流、放射による伝熱を従来例よりも増すことができ、レゾルバ22の固定側はモータコイル44の銅損によって生じた熱の影響を受けにくくなり、レゾルバ信号のドリフトや精度低下、誤動作を防ぐことができる。
Further, in the
さらに、レゾルバ22は、固定軸受装置32の最寄り位置に配置したので、モータ温度が変化した際のフレーム材質とシャフト材質の線膨張係数差によりレゾルバステータ21sとレゾルバロータ22rの軸方向ズレを防止することができる。特に、本実施形態のようにシャフト材質とフレーム材質の線膨張係数差が大きい組み合わせの場合、その効果は顕著である。
Further, since the
また、磁極部57とレゾルバロータ22rを機械的に位置決めすることで、両者の位相がずれた際に生じるトルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらには電動パワーステアリング装置においてはあってはならないセルフステアといった現象を確実に防止することができる。
また、磁極部57を構成する永久磁石59をキャップ60で覆うことにより、永久磁石59に欠けや割れが生じたり、永久磁石59がロータヨーク58から剥がれたりした場合であっても永久磁石59がエアギャップに噛み込まないので、電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるモータロックによるホイールステアリングロックを確実に防止することができる。
Further, by mechanically positioning the
Further, by covering the
次に、本発明の第2の実施形態を図8及び図9について説明する。
この第2の実施形態では、上述した第1の実施形態において、2つに分割したフレーム半体23A及び23Bを一体に構成したものである。
すなわち、第2の実施形態では、図8に示すように、外周部にフランジ部42を一体成型し、且つステータ21を収容する大径部91と、この大径部91に連接する固定軸受装置32を嵌合する小径部92と、この小径部92に連接するレゾルバ22を収容する中径部93とを有する円筒状の1つのフレーム23を構成し、このフレーム23のフランジ部24側の端面に予圧軸受装置28を収容する軸受ホルダ94をインロー結合し、さらに各相のモータコイル44の終端を連結するバスバー50及びモータケーブルのケーブル引出し口35をフランジ部24側に配置し、レゾルバケーブル95については第1の実施形態と同様としたことを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、図4との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the frame halves 23A and 23B divided into two in the first embodiment described above are integrally configured.
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 8, a
この第2の実施形態によると、フレーム23が一体構造化されていることに加え、各相のモータコイル44の終端を連結するバスバー50をフランジ部24側に配置したことにより、ステータ21からフィン状のリブ34を設けた部位までの間の接触部が無くなり、さらに、ステータ21からフィン状のリブ34を設けた部位までの距離が短くなるので、モータコイル44が許容できる銅損をさらに大きくすることができる。
According to the second embodiment, in addition to the structure of the
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、ステータ21を分割コア方式とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、積層鋼板で一体化したステータを形成する展開コア方式であってもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、ロータ回転角を検出する回転角検出器としてレゾルバ22を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ホール素子などの磁気検出素子や、ロータリエンコーダ等の任意の回転角検出器を適用することができる。
In addition, in the said 1st and 2nd embodiment, although the case where the
In the first and second embodiments, the case where the
さらに、上記第1の実施形態ではフレーム半体23A及び23Bを、第2の実施形態ではフレーム23をダイキャスト機で鋳造する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロストワックスや砂型,マグネシウム及びマグネシウム合金の場合は射出成型など,他の鋳造方法を適用するようにしてもよい。
さらにまた、上記第1及び第2の実施形態においては、本発明のブラシレスモータ14を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動ブレーキ装置やその他の車載機器等の任意の機器の回転駆動源として適用することができる。
Furthermore, although the case where the frame halves 23A and 23B are cast in the first embodiment and the
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the case where the
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリング機構、3…ステアリングホイール、4…ステアリングシャフト、4a…入力軸、4b…出力軸、10…ステアリングギヤ、12…操舵補助機構、13…減速ギヤ、14…ブラシレスモータ、16…制御装置、17…モータ駆動回路、21…ステータ、22…レゾルバ、23…フレーム、23A,23B…フレーム半体、24…フランジ部、28…予圧軸受装置、30…凹部、32…固定軸受装置、41…分割コア、42…ステータヨーク、43…磁脚部、44…モータコイル、46…凸部、51…ロータ、52…出力軸、57…磁極部、58…ロータヨーク、59…永久磁石、60…キャップ、81…ハウジング、84…ウォームギヤ、85…ウォームホイール、86…モータ取付部、91…大径部、92…小径部、93…中径部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering mechanism, 3 ... Steering wheel, 4 ... Steering shaft, 4a ... Input shaft, 4b ... Output shaft, 10 ... Steering gear, 12 ... Steering assist mechanism, 13 ... Reduction gear, 14 ... Brushless motor, 16 ... control device, 17 ... motor drive circuit, 21 ... stator, 22 ... resolver, 23 ... frame, 23A, 23B ... half frame, 24 ... flange, 28 ... preload bearing device, 30 ... recess, 32 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fixed bearing apparatus, 41 ... Split core, 42 ... Stator yoke, 43 ... Magnetic leg part, 44 ... Motor coil, 46 ... Convex part, 51 ... Rotor, 52 ... Output shaft, 57 ... Magnetic pole part, 58 ... Rotor yoke, 59 ... permanent magnet, 60 ... cap, 81 ... housing, 84 ... worm gear, 85 ... worm wheel, 86 ... motor mounting part, 9 ... large-diameter portion, 92 ... the small-diameter portion, 93 ... medium diameter
Claims (17)
前記フレームは、被取付部に固定するフランジ部が端部に一体成型され且つ前記ステータを収容するフレーム半体と、前記角度検出器を収容するフレーム半体とで構成され、前記ステータを収容するフレーム半体の前記フランジ部側端部の内面における小径部の内側に前記ステータのヨークを突き当てるステータヨーク突き当て部と、ステータの先端を突き当てるステータ先端突き当て部とを形成し、前記ステータヨーク突き当て部及びステータ先端突き当て部の双方に前記ステータの一方の端面を接触させたことを特徴とするブラシレスモータ。 A cylindrical stator around which a coil is wound, a rotor having a magnetic pole and an output shaft opposed to the stator, an angle detector for detecting the rotation angle of the rotor, and a frame that houses the stator and the angle detector And a brushless motor having a bearing device that rotatably supports the rotor with respect to the frame,
The frame includes a frame half in which a flange portion fixed to the attached portion is integrally formed at an end, and the stator is accommodated, and a frame half that accommodates the angle detector, and accommodates the stator. A stator yoke abutting portion for abutting the yoke of the stator on the inner side of the small-diameter portion on the inner surface of the flange portion side end portion of the frame half body, and a stator tip abutting portion for abutting the tip of the stator; A brushless motor , wherein one end face of the stator is brought into contact with both a yoke abutting portion and a stator tip abutting portion .
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