JP5566470B2 - 電動パワーステアリング用モータ - Google Patents

Description

この発明は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータ本体の駆動を制御する制御装置が内部に設けられた電動パワーステアリング用モータに関するものである。

従来、車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータ本体と、このモータ本体のシャフトの一端部に設けられシャフトの他端部に設けられた回転子の回転位置を検出するレゾルバと、このレゾルバと前記モータ本体との間にレゾルバに対して遮蔽されて設けられバッテリからの電流をモータ本体に供給するのを制御してモータ本体の駆動を制御する制御装置と、前記レゾルバと前記制御装置とを電気的に接続し、レゾルバからの出力電圧を制御装置に送るターミナルとを備えた電動パワーステアリング用モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特願２０１０-１１０３５１号明細書（図２）

上記構成の電動パワーステアリング用モータは、ターミナルは、先端部がレゾルバと制御装置とを隔壁する隔壁部を貫通し、制御装置の制御基板に溶接により電気的にされているが、隔壁部と隔壁部を貫通したターミナルとの間から異物が混入するおそれがあるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、制御装置内に異物が混入するのを防止した電動パワーステアリング用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用モータは、車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータ本体と、このモータ本体のシャフトの一端部に設けられ、シャフトの他端部に設けられた回転子の回転位置を検出するレゾルバと、このレゾルバと前記モータ本体との間にレゾルバに対して遮蔽されて設けられ前記車両に搭載されたバッテリからの電流をモータ本体に供給するのを制御してモータ本体の駆動を制御する制御装置と、前記レゾルバと前記制御装置とを電気的に接続し、レゾルバからの出力電圧を制御装置に送るターミナルとを備え、前記レゾルバは、ティースを有するステータコアと、このステータコアを覆ったインシュレータと、ティースにインシュレータを介して巻装されたコイルとを有する電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記制御装置と前記レゾルバとを区画したハウジングと、このハウジングに対向した前記インシュレータとの間であって、前記コイルの導線の先端部と電気的に接続された前記ターミナルの基端部を固定する固定部の周囲を囲って設けられ、異物が前記制御装置の内部に侵入するのを防止するシール手段を有する。

この発明に係る電動パワーステアリング用モータによれば、ハウジングと、このハウジングに対向したインシュレータとの間であって、ターミナルの基端部を固定する固定部の周囲を囲ってシール手段が設けられているので、異物がハウジングとインシュレータとの間を通じて制御装置の内部に侵入するのが防止される。

この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング用モータの側断面図である。 図１のレゾルバ（但し、コイルが省略されている）の側面図である。 図２のレゾルバの斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の電動パワーステアリング用モータ（以下、「モータ」と略称する）の側断面図である。
このモータは、車両のハンドル（図示せず）に対して補助トルクを出力するモータ本体１と、車両に搭載されたバッテリ（図示せず）からの電流をモータ本体１に供給するのを制御してモータ本体１の駆動を制御する制御装置２と、モータ本体１の回転子４の回転位置を検出するレゾルバ３と、レゾルバ３と制御装置２とを電気的に接続したターミナル３６とを備えている。

３相ブラシレスモータであるモータ本体１は、有底円筒形状のフレーム５と、フレーム５の底部に形成されたリアベアリングボックス部６に組み込まれたリアベアリング７と、フレーム５の開口側端部に形成されたつば部８に嵌合された円筒形状のカバー９と、カバー９の片側端面に接合され、カバー９と協同して制御装置２を密閉したハウジング１０とを備えている。

また、モータ本体１は、ハウジング１０に圧入されたフロントベアリング１１と、このフロントベアリング１１およびリアベアリング７に両端部が回転自在に支持されたシャフト１２と、このシャフト１２に固定された回転子４と、この回転子４の周囲に隙間（図示せず）を介して設けられフレーム５に圧入された固定子１３と、シャフト１２の先端部に圧入され減速機構（図示せず）と連結するためのカップリングであるボス１４とを備えている。

上記回転子４は、回転子鉄心１５と永久磁石１６とを備えている。永久磁石１６は、それぞれＮ極、Ｓ極に交互に着磁されている。
上記固定子１３は、薄板鋼板が積層され回転子４側に突出したティース（図示せず）を有する固定子鉄心１７と、ティース間に形成されたスロットに導線が巻回されて構成された固定子巻線１８とを有している。

上記制御装置２は、ガラスエポキシ製の制御基板１９に搭載された、マイクロコンピュータ（図示せず）等と、アルミニウム合金からなるハウジング１０の内壁面に密着された金属ベースの駆動基板２１に搭載されたパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子２０と、モータ本体１に流れる電流のリップル成分を吸収するコンデンサ（図示せず）と、電磁ノイズを吸収するコイル（図示せず）と、駆動基板２１と制御基板１９との間に設けられ駆動基板２１と制御基板１９との間の距離を一定に確保する支え部２２とを備えている。

図２は図１のレゾルバ３の側面図、図３は図１のレゾルバ３の斜視図である。但し、コイルが省略されている。
レゾルバ３は、円環状のステータコア３２と、このステータコア３２に挟んで設けられた、第１のインシュレータ３０及び第２のインシュレータ３１と、ステータコア３２に巻装されたコイル（図示せず）と、シャフト１２の小径の端部に圧入されステータコア３２と対向したロータ４２とを備えている。
ステータコア３２は、内側に周方向に等分間隔で内径側に突出して複数のティースを有し、また両側に耳部３３が有している。ステータコア３２は、この耳部３３でねじ（図示せず）を用いてハウジング１０に固定されている。
第１のインシュレータ３０と第２のインシュレータ３１とは、ステータコア３２の内径側で、端面同士が当接し、ティースを覆ったボビン３４を形成している。
ハウジング１０と反対側にある第１のインシュレータ３０の下部には、ターミナル３６の基端部を固定する固定部４３が設けられている。この固定部４３には、先端部が第２のインシュレータ３１及びハウジング１０を貫通して制御装置２の内部空間に臨んだ突起部３５が形成されている。この突起部３５には、複数本のターミナル３６を制御基板１９側に導く案内孔（図示せず）が形成されている。

ハウジング１０と、このハウジング１０に対向した第２のインシュレータ３１との間であって、固定部４３の周囲を囲って、シール手段であるラビリンス構造４０が形成されている。
このラビリンス構造４０は、固定部４３の周囲に沿ってハウジング１０に形成された凹凸部と、第２のインシュレータ３１に形成されハウジング１０の凹凸部に遊挿された凸凹部とで形成されている。
なお、異物がハウジング１０と、第２のインシュレータ３１との間から制御装置２の内部に侵入するのを防止するシール手段として、ハウジング１０と、このハウジング１０に対向した第２のインシュレータ３１との間にＯリングを設けるようにしてもよい。
また、第２のインシュレータ３１、固定部４３及び突起部３５はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂で一体に形成されているが、個別の部品で構成してもよい。

突起部３５の案内孔に圧入された複数個のターミナル３６は、先端部が制御基板１９に半田により電気的に接続されている。ターミナル３６の中間部には、段部３８が形成されている。
なお、第１のインシュレータ３０、固定部４３、突起部３５及び各ターミナル３６がインサート成形で一体に形成してもよい。

上記コイルは、１相の励磁コイル、Ｓｃｏｓ出力コイル及びＳｓｉｎ出力コイルで構成されている。
励磁コイルは、導線の基端部をターミナル３７の一端部に溶接により電気的に接続した後、先端部を渡り部４１の表面を沿って進みステータコア３２の各ティースにボビン３４を介して巻回した後、再度渡り部４１の表面を沿って進み、別のターミナル３７の一端部に溶接により電気的に接続して形成される。
Ｓｃｏｓ出力コイル及びＳｓｉｎ出力コイルも、励磁コイルと同様にして、導線を各ティースにボビン３４を介して巻回して形成され、各導線の基端部、先端部はそれぞれ個別のターミナル３７の一端部に溶接により電気的に接続されている。
なお、ステータコア３２には、励磁コイルが装着された後に、Ｓｃｏｓ出力コイル、Ｓｓｉｎ出力コイルが装着されているので、レゾルバ３の外側からは、励磁コイルは見えない。

ロータ４２の外形は、ステータコア３２とロータ４２との間の径方向のギャップパーミアンスがロータ４２の回転角度で正弦波状に変化する、特殊曲線になっている。
なお、図３において符号４４は、コイルを形成する際に、各導線を案内するためのピンを立てるためのピン用孔であり、ピンはコイルが形成された後は除かれる。

次に、上記構成のモータの動作について説明する。
制御基板１９に搭載されたマイクロコンピュータには、モータ本体１に流れるモータ電流の信号、トルクセンサ（図示せず）からの操舵トルク信号及びレゾルバ３からのロータ４２の回転位置信号が入力される。
レゾルバ３では、励磁コイルに励磁電圧が印可され、励磁コイルに励磁電流が流れ、ロータ４２とステータコア３２との間のギャップに磁束が発生する。
一方、シャフト１２の回転と共に回転するロータ４２が回転することで、ステータコア３２とロータ４２との間の径方向のギャップパーミアンスが変化する。
このギャップパーミアンスの変化により、Ｓｃｏｓ出力コイルとＳｓｉｎ出力コイルとの出力電圧波形には位相差が生じ、この出力電圧がターミナル３８を通じて、制御基板１９に搭載されたマイクロコンピュータに送られる。

マイクロコンピュータは、これらの入力信号に基づいて、補助トルクに相当する電流を演算し、ＦＥＴ駆動回路を介してブリッジ回路を構成するパワー素子２０に駆動信号を出力する。各パワー素子２０は、駆動信号により駆動し、モータ本体１に流れる電流を制御する。

制御装置２により制御された電流は、固定子巻線１８に流れ、固定子巻線１８に生じた回転磁界に伴い、トルクが制御された回転子４が回転する。
この回転子４の回転に伴い、シャフト１２も回転し、シャフト１２とボス１４を介して連結されたウォーム、このウォームに歯合したウォームホィールも回転方向を直角に変えながら、同時に減速し、補助トルクを増加させる。
この補助トルクは、ハンドルジョイント（図示せず）、ステアリングギヤ（図示せず）等を介して車輪を動かし、車両の方向転換を可能にする。

上記構成の電動パワーステアリング用モータによれば、制御装置２とレゾルバ３とを区画したハウジング１０と、このハウジング１０に対向した第２のインシュレータ３１との間であって、ターミナル３６の基端部を固定する固定部４３の周囲を囲って、シール手段であるラビリンス構造４０が設けられているので、ハウジング１０と第２のインシュレータ３１との隙間から異物が制御装置２の内部に侵入するのが防止される。
また、シール手段としてラビリンス構造４０を用いているので、シールするための新たな部材は不要であり、またハウジング１０の凹凸部に第２のインシュレータ３１の凸凹部をはめ込むだけで、簡単にラビリンス構造４０が形成される。

また、第１のインシュレータ３０と固定部４３とは、一体であって同一のＰＢＴ樹脂で形成されているので、第１のインシュレータ３０と固定部４３との部材の違いによる熱膨張差に起因した、レゾルバ３のコイルの導線の切断の発生、ターミナル３６と導線の接続部位での接続不良等を低減することができる。

また、固定部４３には、制御装置２側に突起した突起部３５が設けられているので、各ターミナル３６に直接衝撃が加わることはなく、各ターミナル３６の端部に接続された各導線部位での断線の発生、接続不良等を低減することができる。
また、突起部３５に各ターミナル３６が挿入される案内孔が形成されているので、突起部３５に各ターミナル３６を簡単に取付けることができる。

また、固定部４３と突起部３５とは、一体で同一のＰＢＴ樹脂で形成されているので、固定部４３に突起部３５を組み付ける工程が不要となる。
また、第１のインシュレータ３０、固定部４３、突起部３５及び各ターミナル３６がインサート成形で一体に形成した場合には、固定部４３、突起部３５に各ターミナル３６を圧入する工程も不要となり、またターミナル３６と、固定部４３及び突起部３５との間からの異物の侵入もより確実に防止することができる。

また、各ターミナル３６の中間部には、段部３８が形成されているので、温度変化において生じる、制御基板１９、突起部３５等の各部品間の熱膨張の差に起因した各ターミナル３６の応力は段部３８で吸収され、ターミナル３６の端部に接続された導線部位での断線の発生、接続不良、及びターミナル３６の先端部と制御基板１９との接続不良を低減することができる。

１ モータ本体、２ 制御装置、３ レゾルバ、４ 回転子、５ フレーム、６ リヤベアリングボックス部、７ リヤベアリング、８ つば部、９ カバー、１０ ハウジング、１１ フロントベアリング、１２ シャフト、１３ 固定子、１４ ボス、１５ 回転子鉄心、１６ 永久磁石、１７ 固定子鉄心、１８ 固定子巻線、１９ 制御基板、２０ パワー素子、２１ 駆動基板、２２ 支え部、２３ ベース、３０ 第１のインシュレータ、３１ 第２のインシュレータ、３２ ステータコア、３３ 耳部、３４ ボビン、３５ 突起、３６ ターミナル、３７ 接続部、３８ 段部、先端部、４０ ラビリンス構造、４１ 渡り部、４２ ロータ、４３ 固定部、４４ ピン用孔。

Claims (6)

1. 車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータ本体と、
   このモータ本体のシャフトの一端部に設けられ、シャフトの他端部に設けられた回転子の回転位置を検出するレゾルバと、
   このレゾルバと前記モータ本体との間にレゾルバに対して遮蔽されて設けられ前記車両に搭載されたバッテリからの電流をモータ本体に供給するのを制御してモータ本体の駆動を制御する制御装置と、
   前記レゾルバと前記制御装置とを電気的に接続し、レゾルバからの出力電圧を制御装置に送るターミナルとを備え、
   前記レゾルバは、ティースを有するステータコアと、このステータコアを覆ったインシュレータと、ティースにインシュレータを介して巻装されたコイルとを有する電動パワーステアリング用モータにおいて、
   前記制御装置と前記レゾルバとを区画したハウジングと、このハウジングに対向した前記インシュレータとの間であって、前記コイルの導線の先端部と電気的に接続された前記ターミナルの基端部を固定する固定部の周囲を囲って設けられ、異物が前記制御装置の内部に侵入するのを防止するシール手段を有することを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
2. 前記インシュレータと前記固定部とは、一体であって同一の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータ。
3. 前記固定部には、前記制御装置側に突起した突起部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング用モータ。
4. 前記固定部と前記突起部とは、一体で同一の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング用モータ。
5. 前記ターミナルの中間部には、段部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング用モータ。
6. 前記シール手段は、ラビリンス構造であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング用モータ。

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