JP5234939B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに使用されるレゾルバ等のロータ回転位置検出装置の取付構造に関し、特に、回転検出装置をモータ内に位置決め固定する際に用いられるナット部材の装着構造に関する。

自動車等の操舵力補助に使用されるパワーステアリング装置として、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）が増大している。このようなＥＰＳ用のモータには、従来、ブラシ付のＤＣモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。

一方、ブラシレスモータでは、ロータを回転駆動させるには、ロータの回転位置を検出し、検出したロータ回転位置に基づいて、ステータ側のコイル（ステータコイル）を順次励磁する必要がある。ロータの回転位置検出には、従来より、エンコーダやホールＩＣ等を用いた検出装置が使用されているが、近年、ブラシレスモータの高性能化・低騒音化の要請から分解能の高いセンサが求められ、検出精度が高い上に構造がシンプルで故障にくく、また、高温や振動環境下に強いレゾルバの使用が増加している。

このレゾルバは、一般に、モータのロータと共に回転するレゾルバロータと、レゾルバロータの外側に配置されるレゾルバステータとから構成される。例えば、特許文献１のようなＥＰＳ用ブラシレスモータでは、レゾルバステータは、まず金属製のレゾルバホルダに固定され、合成樹脂製のブラケットホルダと共に、アルミダイカスト製のブラケットの内側に取り付けられる。その後、モータ回転方向による検出誤差を無くすため、レゾルバホルダの周方向位置（すなわち、レゾルバステータの周方向位置）が適宜調整され、この位置調整後、ブラケットの外側から、レゾルバホルダはブラケットホルダにネジ止め固定される。
国際公開 WO 2008/035754 A1 号公報

一方、このようなブラシレスモータでは、レゾルバステータをネジ止め固定する際のネジの軸力を受けるべく、ブラケットホルダに金属製のナットがインサートされている。ブラケットの内側には、レゾルバホルダのフランジ部を挟む形でブラケットホルダが配され、ブラケット外からこのナットにネジ部材をねじ込むことにより、レゾルバホルダがブラケットの内側に締め付け固定される。

しかしながら、前述の金属製ナットと樹脂製ブラケットホルダは、各々の熱膨張係数が異なるため、図５のように、成形時に樹脂がナット５１より盛り上がり、ナット５１の端面５１ａを覆ってしまう可能性がある。このようにナット端面５１ａを樹脂が覆ってしまうと、レゾルバホルダ５２をブラケット５３に取り付ける際、レゾルバホルダ５２との間にブラケットホルダ５４の樹脂が介在し（樹脂介在部５５）、ナット５１とレゾルバホルダ５２を確実に接触させることができないという問題があった。ナットとレゾルバホルダの間に樹脂が介在し、両者が直接接触していない場合、樹脂と金属の熱膨張係数差や樹脂の経年変化、クリープ変形等によって、ネジが緩んでしまうおそれがあり、その対策が求められていた。

本発明の目的は、ナット部材とレゾルバホルダの両金属部材を確実に接触させる形でレゾルバホルダのネジ止め固定を行い、熱膨張差や樹脂の経年変化等によるネジの緩みを防止することにある。

本発明のブラシレスモータは、モータケース内に配置されたロータの回転位置を検出する回転検出装置と、前記モータケースの一端側に取り付けられるブラケットと、前記ブラケットのモータ内部側に取り付けられるブラケットホルダと、前記ブラケットのモータ外部側からネジ部材によって前記ブラケットホルダに固定され前記回転検出装置が収容されるホルダ部材とを有してなるブラシレスモータであって、前記ホルダ部材は、有底円筒状に形成されるとともに、前記ブラケット側の端部にフランジ部が設けられ、前記ブラケットホルダは、前記ネジ部材と螺合するナット部材が回り止めされた状態で取り付けられるナット部材収容部を備え、前記ナット部材収容部は、前記ロータシャフトの軸方向に沿って前記ブラケットホルダを貫通する形で設けられるとともに、該ナット部材収容部のモータ内部側には、前記ネジ部材が挿通可能な孔を有する底壁部が設けられ、前記ナット部材は、前記ナット部材収容部内に、軸方向に沿って移動自在に配置され、前記ブラケットのモータ外部側から前記ネジ部材を前記ナット部材にねじ込むことにより、前記ナット部材の端面を前記フランジ部に直接接触させ、前記ホルダ部材を前記ブラケットと前記ネジ部材の間に締め付け固定することを特徴とする。

本発明にあっては、前記ナット部材が、前記ナット部材収容部内に、回り止めされた状態で軸方向に移動自在に配置されているため、前記ネジ部材を前記ナット部材にねじ込むと、前記ナット部材が軸方向に移動する。これにより、ネジ部材によってホルダ部材をブラケットホルダに固定する際、ナット部材とホルダ部材を直接接触させることができる。従って、ナット部材が収容されているブラケットホルダが熱や経年により変形しても、ナット部材とホルダ部材が接触状態で締め付けられているネジ部材が緩まない。また、ナット部材をブラケットホルダにインサート成形する構成ではないため、ナット部材の端面を樹脂が覆ってしまうこともなく、ナット部材とホルダ部材との間に樹脂が介在し、両者間に介在する樹脂の経年変化等によってネジ部材が緩むこともない。

前記ブラシレスモータにおいて、前記ナット部材の軸方向長Ｌ１を、前記ナット部材収容部の軸方向寸法Ｌ２よりも長く（Ｌ１＞Ｌ２）設定しても良い。また、前記ホルダ部材及び前記ナット部材を金属にて形成し、前記ネジ部材を前記ナット部材にねじ込んだとき、共に金属部材である前記ナット部材と前記ホルダ部材が当接するようにしても良い。

本発明のブラシレスモータによれば、ロータの回転位置を検出する回転検出装置と、モータケースの一端側に取り付けられるブラケットと、ブラケット内側に取り付けられるブラケットホルダと、ブラケットのモータ外側からネジ部材によってブラケットホルダに固定され回転検出装置が収容されるホルダ部材とを有するブラシレスモータにて、ブラケットホルダに、ネジ部材と螺合するナット部材が回り止めされた状態で取り付けられるナット部材収容部を設けると共に、このナット部材収容部内に、ナット部材を軸方向に沿って移動自在に配置するようにしたので、ネジ部材によってホルダ部材をブラケットホルダに固定する際、ナット部材とホルダ部材を直接接触させることが可能となる。従って、ナット部材が収容されているブラケットホルダが熱や経年により変形しても、ナット部材とホルダ部材が接触状態で締め付けられているネジ部材が緩まず、当初の組み付け状態を安定的に維持することが可能となる。

また、ナット部材がブラケットホルダにインサート成形されていないため、ナット部材の端面を樹脂が覆ってしまうことがなく、ネジ部材によってホルダ部材をブラケットホルダに固定する際、ナット部材とホルダ部材との間に樹脂が介在してしまうのを防止することが可能となる。これにより、両者間に介在する樹脂の経年変化等によってネジ部材が緩むことがなく、当初の組み付け状態を安定的に維持することが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。図１に示すように、ブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）は、外側にステータ（固定子）２、内側にロータ（回転子）３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。モータ１は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ１は、ステアリングシャフトに設けられた減速機構部に取り付けられ、モータ１の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。

ステータ２は、有底円筒形状のケース４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット（端子ユニット）７とから構成されている。ケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット８が取り付けられる。ステータコア５には合成樹脂製のインシュレータ１１が取り付けられており、インシュレータ１１の外側にはコイル６が巻装されている。ステータコア５の一端側には、コイル６の端部６ａが引き出されている。

ステータコア５の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット７が取り付けられる。バスバーユニット７の周囲には複数個の給電用端子１２が径方向に突設されており、バスバーユニット７の取り付けに際し、コイル端部６ａは、この給電用端子１２と溶接される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられており、各コイル６はその相に対応した給電用端子１２と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ケース４内に圧入固定される。

ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト１３を有しており、ロータシャフト１３はベアリング１４ａ,１４ｂによって回転自在に支持されている。ベアリング１４ａは、ケース４の底部中央に圧入固定されている。また、ベアリング１４ｂは、金属製のベアリングホルダ１９によって、ブラケット８の中央部に固定されている。ロータシャフト１３には、円筒形状のロータコア１５ａ〜１５ｃが固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット（永久磁石）１６ａ〜１６ｃが取り付けられている。マグネット１６ａ〜１６ｃの外側には、有底円筒形状のマグネットカバー１８が取り付けられている。

マグネット１６ａ〜１６ｃの外側には、合成樹脂製のマグネットホルダ１７ａ〜１７ｃが取り付けられている。マグネット１６ａ〜１６ｃは、マグネットホルダ１７ａ〜１７ｃに保持される形でロータコア１５ａ〜１５ｃの外周に配される。モータ１では、マグネット１６ａ〜１６ｃは、各マグネットホルダ１７ａ〜１７ｃによって軸方向に３列配置されている。

マグネットホルダ１７ａの端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ２１のロータ（レゾルバロータ）２２が取り付けられている。これに対し、レゾルバ２１のステータ（レゾルバステータ）２３は、金属製のレゾルバホルダ（ホルダ部材）２４内に圧入され、合成樹脂製のブラケットホルダ２５に収容されている。レゾルバホルダ２４は有底円筒形状に形成されており、ブラケット８の中央部に設けられたリブ２６の端部外周に軽圧入される。ブラケットホルダ２５は、図示しないタッピンネジによって、ブラケット８の内側に固定される。

ブラケットホルダ２５とブラケット８は、両者間にレゾルバホルダ２４のフランジ部２４ａを介在させた形で、前述のタッピンネジにて固定される。フランジ部２４ａは、ブラケットホルダ２５とブラケット８との間にて、周方向に若干移動可能に取り付けられており、レゾルバホルダ２４は、ステータ２３の位置調整後、レゾルバ固定ネジ２８（ネジ部材、以下、ネジ２８と略記する）によってブラケットホルダ２５に固定される。図１に示すように、ブラケットホルダ２５には、金属製のレゾルバ固定ナット２７（ナット部材、以下、ナット２７と略記する）が取り付けられている。ナット２７には、ブラケット８の外側からネジ２８がねじ込まれ、ベアリングホルダ１９とレゾルバホルダ２４がブラケット８に共締めされる。これにより、レゾルバホルダ２４は、周方向の位置が調整された状態でブラケット８の内側に固定される。

ここで、従来のブラシレスモータでは、ブラケットホルダ内にナット部材がインサート成形されており、前述のように、ナット部材端面を樹脂が覆い、経年変化等によって、取付ネジが緩んでしまうおそれがある。これに対し、本発明によるブラシレスモータ１においては、ナット２７は、ブラケットホルダ２５内に設けられたナット孔（ナット部材収容部）３１に挿入されており、軸方向に移動自在に取り付けられている。図２は図１のブラシレスモータ１のナット２７近傍の構成を示す断面図、図３はブラケットホルダ２５とナット２７の構成を示す斜視図、図４はナット２７の作用を示す概念図である。

図２,３に示すように、ブラケットホルダ２５には、ナット２７が取り付けられるナット孔３１が形成されている。ナット孔３１は、ブラケットホルダ２５を軸方向（ロータシャフト１３の延伸方向：図１において左右方向）に貫通する形で形成されており、一端側（モータ内部側：図１,２において右側）には底壁部３２が設けられている。ナット孔３１の形状は、ナット２７の外形に合わせて六角孔となっており、ナット孔３１の内寸は、ナット２７の外寸よりも若干大きくなっている。また、図２に示すように、ナット２７の軸方向長Ｌ１は、ナット孔３１の深さ（軸方向寸法）Ｌ２よりも長くなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。

従って、ブラシレスモータ１においては、ナット２７は、軸方向に移動自在な状態でナット孔３１内に取り付けられる一方、ナット孔３１内では回り止めされた状態となる。また、ナット孔３１にナット２７を取り付けると、ナット２７は、その端部がナット孔３１から若干突出した状態となる。なお、ブラケットホルダ２５自体は、前述のようにタッピンネジにてブラケット８に固定されており、ナット２７が軸方向に移動自在となっていても、ブラケットホルダ２５がブラケット８から脱落することはない。

ブラケットホルダ２５は、ナット２７を挿入した状態でブラケット８の内側に取り付けられる。ブラケットホルダ２５とブラケット８との間には、レゾルバホルダ２４のフランジ部２４ａが配され、前述のように、レゾルバホルダ２４は、ステータ２３の位置調整後、ネジ２８によってブラケットホルダ２５に固定される。その際、当該ブラシレスモータ１では、ナット２７がブラケットホルダ２５内に回り止めされつつ軸方向に移動可能な状態となっているため、ネジ２８を螺入、すなわち、ねじ込むと、ナット２７はネジの回転と共に軸方向に移動する。

そして、ネジ２８を締め付けると、ナット２７の端面がフランジ部２４ａに当接し、共に金属部材であるナット２７とレゾルバホルダ２４が、ネジ２８の締め付け力によって直接接触する。また、共に金属部材であるレゾルバホルダ２４とベアリングホルダ１９、ブラケット８もネジ２８の締め付け力によって直接接触する。すなわち、ネジ２８をナット２７にねじ込むことにより、ナット２７やレゾルバホルダ２４、ベアリングホルダ１９、ブラケット８がメタルタッチ状態で締め付けられる。なお、ナット孔３１は、この際のネジ２８の締め付け力による捩りトルクに耐え得る構成となっている。

このように、本発明のブラシレスモータ１では、ナット２７がブラケットホルダ２５にスルー状態で装着されているので、ネジ２８の締め付けにより、ナット２７とレゾルバホルダ２４を確実に接触させることができる。このため、ブラケットホルダ２５が熱や経年により変形しても、メタルタッチ状態で締め付けられているネジ２８が緩むことがなく、当初の組み付け状態が安定的に維持される。従って、これまでのブラシレスモータに比して温度タフネス性が高くなり、耐久性の向上が図られる。また、ナット２７をブラケットホルダ２５にインサート成形する構成ではないため、ナット２７の端面を樹脂が覆ってしまうこともない。従って、図５のように、ナット２７とレゾルバホルダ２４との間に樹脂が介在してしまうことがなく、両者間に介在する樹脂の経年変化等によって、ネジ２８が緩むこともない。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前述の実施例では、コラムアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、他の方式のＥＰＳ用モータにも本発明は適用可能である。加えて、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般にも適用可能である。また、前述の実施例では、ナット２７とそれが取り付けられるナット孔３１の形状を六角形としたが、両者の形状はこれに限定されず、ナット２７が回り止めされた状態となる形状であれば、例えば、四角形や楕円形などでも良い。但し、ネジ２８による捩りトルクに対抗するため、余り角数の多い多角形は好ましくなく、市販のナット形状も考慮すると、六角形程度が好適である。

本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。 図１のブラシレスモータのナット近傍の構成を示す断面図である。 ブラケットホルダとナットの構成を示す斜視図である。 図１のブラシレスモータにおけるナットの作用を示す概念図である。 従来のブラシレスモータにおけるナット部材の作用を示す概念図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ ケース
５ ステータコア
６ ステータコイル
６ａ 端部
７ バスバーユニット
８ ブラケット
１１ インシュレータ
１２ 給電用端子
１３ ロータシャフト
１４ａ,１４ｂ ベアリング
１５ａ〜１５ｃ ロータコア
１６ａ〜１６ｃ マグネット
１７ａ〜１７ｃ マグネットホルダ
１８ マグネットカバー
１９ ベアリングホルダ
２１ レゾルバ
２２ ロータ
２３ ステータ
２４ レゾルバホルダ（ホルダ部材）
２４ａ フランジ部
２５ ブラケットホルダ
２６ リブ
２７ レゾルバ固定ナット（ナット部材）
２８ レゾルバ固定ネジ（ネジ部材）
３１ ナット孔（ナット部材収容部）
３２ 底壁部
５１ ナット
５１ａ 端面
５２ レゾルバホルダ
５３ ブラケット
５４ ブラケットホルダ
５５ 樹脂介在部
Ｌ１ レゾルバ固定ナット軸方向長
Ｌ２ ナット孔深さ

Claims (3)

1. モータケース内に配置されたロータの回転位置を検出する回転検出装置と、前記モータケースの一端側に取り付けられるブラケットと、前記ブラケットのモータ内部側に取り付けられるブラケットホルダと、前記ブラケットのモータ外部側からネジ部材によって前記ブラケットホルダに固定され前記回転検出装置が収容されるホルダ部材とを有してなるブラシレスモータであって、
   前記ホルダ部材は、有底円筒状に形成されるとともに、前記ブラケット側の端部にフランジ部が設けられ、
   前記ブラケットホルダは、前記ネジ部材と螺合するナット部材が回り止めされた状態で取り付けられるナット部材収容部を備え、
   前記ナット部材収容部は、前記ロータシャフトの軸方向に沿って前記ブラケットホルダを貫通する形で設けられるとともに、該ナット部材収容部のモータ内部側には、前記ネジ部材が挿通可能な孔を有する底壁部が設けられ、
   前記ナット部材は、前記ナット部材収容部内に、軸方向に沿って移動自在に配置され、
   前記ブラケットのモータ外部側から前記ネジ部材を前記ナット部材にねじ込むことにより、前記ナット部材の端面を前記フランジ部に直接接触させ、前記ホルダ部材を前記ブラケットと前記ネジ部材の間に締め付け固定することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記ナット部材の軸方向長Ｌ１は、前記ナット部材収容部の軸方向寸法Ｌ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）ことを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項１または２記載のブラシレスモータにおいて、前記ホルダ部材及び前記ナット部材は金属にて形成され、前記ネジ部材を前記ナット部材に螺入させることにより、前記ナット部材が前記ホルダ部材に当接することを特徴とするブラシレスモータ。

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