JP5850263B2 - 駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向の強度を高めつつ、振動等による騒音を低減可能な駆動装置を提供することにある。
ケース部材は、筒部、底部、および、底部に形成される軸受保持部を有し、有底筒状に形成される。
回転電機は、ステータ、シャフト、および、ロータを有する。ステータは、ケース部材の内側に固定される。シャフトは、軸受保持部に保持される軸受に回転可能に支持される。ロータは、ケース部材の内側に配置され、シャフトと共に回転する。
制御部は、ケース部材の底部側に設けられ、回転電機の駆動を制御する。
フレーム部材は、ケース部材の底部と制御部との間に設けられ、制御部が固定される。
すなわち、第1当接部が形成される場合、第1当接部の先端にてケース部材とフレーム部材とが当接する。また、第2当接部が形成される場合、第2当接部の先端にてケース部材とフレーム部材とが当接する。
ケース部材に第1当接部が形成される場合、ケース部材は前記第1当接部の先端以外の箇所にてフレーム部材と当接しない。また、フレーム部材に第2当接部が形成される場合、フレーム部材は第2当接部の先端以外の箇所にてケース部材と当接しない。
第2発明の駆動装置では、第1当接部、および、第2当接部の少なくとも一方が形成される。第1当接部は、ケース部材の底部からフレーム部材側に突出して形成され、先端にてフレーム部材と当接する。第2当接部は、フレーム部材からケース部材側に突出して形成され、先端にてケース部材と当接する。第1当接部または第2当接部は、周方向に不連続の環状に形成される。
第3発明の駆動装置では、第1当接部、および、第2当接部の少なくとも一方が形成される。第1当接部は、ケース部材の底部からフレーム部材側に突出して形成され、先端にてフレーム部材と当接する。第2当接部は、フレーム部材からケース部材側に突出して形成され、先端にてケース部材と当接する。第1当接部または第2当接部は、放射状に形成される。
さらにまた、軸受保持部が、ケース部材の底部にケース部材と一体に形成されているので、軸受を強固に保持可能である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による駆動装置を図1〜図3に基づいて説明する。なお、図1〜図3は、いずれも模式的な図である。他の実施形態に係る図についても同様である。また、図2においては、断面よりも奥に見える部材の外縁を示す線の記載は、適宜省略した。
図1および図2に示すように、駆動装置1は、例えば車両に搭載され、運転者によるハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置に適用される。駆動装置1は、ケース部材としてのモータケース10、回転電機としてのモータ20、フレーム部材としての第1フレーム40、制御部60等を備える。
本形態では、軸受保持部14がモータケース10と一体に形成されているので、軸受36を強固に保持可能である。
ステータ21は、ステータコア22、および、巻線23を有する。
ロータコア32は、軟磁性材料からなる薄板の積層することにより形成される。図3に示すように、ロータコア32は、ボス部321、磁石保持部322、および、軟磁性極部323から構成される。ボス部321は、ロータコア32の略中央に形成される。また、ボス部321には、シャフト固定孔34が形成される。
磁石保持部322および軟磁性極部323とは、ボス部321の径方向外側に形成され、磁石保持部322と軟磁性極部323とが交互となるように配置される。磁石保持部322は、軟磁性極部323よりも径方向内側となるように形成される。
本実施形態では、軸受36、37は、ボールベアリングである。また、軸受36の制御部60側であって、軸受36とモータケース10のワッシャ保持部143との間には、ワッシャ38が設けられる。これにより、ロータ31およびシャフト35を軸方向に押し付け可能である。
シャフト35の制御部60側の端部には、被検出部材としてのマグネット39が設けられる。
嵌合筒部48には、軸方向に貫通するボルト孔49が形成される。
第2フレーム50のモータ20側の面には、モータケース10と嵌り合う嵌合部51が形成される。また、第2フレーム50には、第1フレーム40のボルト孔49と対応する位置にボルト孔52が形成される。ボルト孔49、52には、制御部60側からスルーボルト55が挿通され、第1フレーム40と第2フレーム50とでモータケース10を挟み込むように締め付ける。
制御部60は、ヒートシンク61、半導体モジュール65、制御基板70およびパワー基板75等を備え、モータ20の駆動を制御するための各種電子部品を有する。
ヒートシンク61は、アルミ等の熱伝導性のよい材料により形成され、図示しないねじ等により第1フレーム40の外側面43側に固定される。
半導体モジュール65は、図示しない端子等を経由し、制御基板70およびパワー基板75と接続される。
まず、ロータ31と一体となったシャフト35を第2フレーム50に設けられる軸受37に圧入する。次いで、ステータ21が固定されたモータケース10を嵌める。このとき、シャフト35は、モータケース10に設けられる軸受36に圧入される。また、モータケース10の底部12側に第1フレーム40を嵌め、第1フレーム40と第2フレーム50とでモータケース10を挟み込んだ状態にて、スルーボルト55により第1フレーム40と第2フレーム50とを共締めする。このように、構成部品を積み上げて組み付ける方式を採用することにより、モータケース10とモータ20とを容易かつ精度よく組み付け可能である。
その後、半導体モジュール65、制御基板70およびパワー基板75等が固定されたヒートシンク61を第1フレーム40に固定し、カバー部材80を嵌める。
本形態のロータ31は、永久磁石極と軟磁性極とを交互に配置することにより磁極を形成している。そのため、全ての磁極を永久磁石にて形成している場合と比較し、磁束が外部へ漏洩しやすい。本形態では、モータケース10が鉄等の軟磁性体で形成されているので、モータケース10が磁気シールドとして機能し、外部への磁束漏れを抑制することができる。特に、本形態では、モータケース10の底部12側に制御部60が配置されている。これにより、モータ20と制御部60との間にモータケース10の底部12が配置されており、底部12が制御部60側への磁気シールドとして機能するので、制御部60側への磁束漏れを好適に抑制することができる。
さらにまた、モータケース10には、軸受保持部14が一体に形成されているので、モータケース10の剛性を高めると共に、軸受保持部14の摩耗を低減することができる。
モータケース10は、筒部11、底部12、および、底部12に形成される軸受保持部14を有し、有底筒状に形成される。
制御部60は、モータケース10の底部12側に設けられ、モータ20の駆動を制御する。
第1フレーム40は、モータケース10の底部12と制御部60との間に設けられ、制御部60が固定される。
このように、当接箇所を限定してモータケース10と第1フレーム40との当接面積を小さくすることにより、モータケース10と第1フレーム40とが全面に亘って当接する場合と比較し、振動による騒音を低減することができる。また、当接面の面圧を確実に確保できるので、軸方向の強度を高めることができる。
さらにまた、軸受保持部14が、モータケース10の底部にモータケース10と一体に形成されているので、軸受36を強固に保持可能である。
(3)また、第1当接部151は、モータケース10の外周に沿って形成される。これにより、モータケース10の径方向に加わる力に対する剛性を高めることができる。
マグネット39と位置検出センサ71とが対向して配置されているので、ロータ31の回転位置を精度よく検出可能である。特に、本形態では、モータケース10の底部12が制御部60側に配置されているので、モータ20側からの漏れ磁界によるロバスト性が向上する。位置検出センサ71の検出精度面からも、モータケース10は、軟磁性材にて形成されることが好ましい。
本発明の第2実施形態による駆動装置を図4に基づいて説明する。本形態は、第1当接部が第1実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。
図4に示すように、本形態の駆動装置2では、モータケース210の底部212に第1当接部152が形成される。第1当接部152は、底部212の制御部60側の面である底面122から第1フレーム40側に突出して形成され、第1当接部152の先端である先端面162にて第1フレーム40と当接する。本形態の第1当接部152は、軸受保持部14を構成する凹部141の外周に沿う連続する環状に形成される。
このように構成しても上記形態と同様の効果を奏し、特に(1)、(2)、(4)、(5)と同様の効果を奏する。
また、第1当接部152は、軸受保持部14の外周の径方向外側に沿って形成される。これにより、軸受保持部14の剛性を高めることができる。
本発明の第3実施形態を図5および図6に基づいて説明する。本形態では、第1当接部が第1実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。
図5に示すように、本形態の駆動装置3では、モータケース310の底部312に第1当接部153が形成される。第1当接部153は、底部312の制御部60側の面である底面123から第1フレーム40側に突出して形成され、第1当接部153の先端である先端面163にて第1フレーム40と当接する。本形態の第1当接部153は、モータケース310の外周101と軸受保持部14との間の領域において、連続する環状に形成される。
このように構成しても上記形態と同様の効果を奏し、特に(1)、(2)、(4)、(5)と同様の効果を奏する。
(6)また、第1当接部153は、モータケース10の外周101と軸受保持部14との間の領域に形成されるので、モータケース10の底部12の剛性を高めることができる。
本発明の第4実施形態を図7に基づいて説明する。本形態は、第3実施形態の変形例である。
図7に示すように、本形態の第1当接部154は、モータケース410の底部412に形成される。第1当接部154は、底部412の制御部60側の面である底面124から第1フレーム40側に突出して形成され、第1当接部154の先端である先端面164にてモータケース410と第1フレーム40と当接する。
本形態の第1当接部154は、切欠部159が形成され、全体として、不連続の環状に形成される。換言すると、本形態の第1当接部154は、平面視円弧状に形成される4つの突状部から構成されている、とも言える。
このように構成しても上記形態と同様の効果を奏し、特に、(1)、(4)、(5)、(6)と同様の効果を奏する。
本発明の第5実施形態を図8に基づいて説明する。
図8に示すように、本形態の第1当接部155は、モータケース510の底部512に形成される。第1当接部155は、底部512の制御部60側の面である底面125から第1フレーム40側に突出して形成され、第1当接部155の先端である先端面165にてモータケース510と第1フレーム40と当接する。
このように構成しても、上記形態と同様の効果を奏し、特に(1)、(4)、(5)と同様の効果を奏する。
また、本形態では、第1当接部155は、放射状に形成される。これにより、モータケース510の底部512の剛性を高めることができ、例えば共振等による騒音をより低減可能である。
本発明の第6実施形態による駆動装置を図9に基づいて説明する。
本形態の駆動装置4では、モータケース610の底部612に第1当接部が形成されておらず、底部612の制御部60側の面である底面126は、略平面状に形成される。
また、モータケース610の底部612と対向する第1フレーム640の対向面642には、第2当接部645が形成される。第2当接部645は、モータケース10側の面である対向面642からモータケース610側に突出して形成され、第2当接部645の先端である先端面646にてモータケース610と第1フレーム640とが当接する。本形態の第2当接部645は、モータケース610の外周101に沿う連続する環状に形成される。
このように構成しても、上記形態と同様の効果を奏し、特に、(1)、(4)、(5)と同様の効果を奏する。
また、第2当接部645は、モータケース610の外周101に沿って形成される。これにより、第1フレーム640において、第2当接部645が形成された箇所の剛性を高めることができる。
本発明の第7実施形態による駆動装置を図10に基づいて説明する。
本形態の駆動装置5では、モータケース10の底部12に第1当接部151が形成され、第1フレーム640に第2当接部645が形成される。
本形態の第1当接部151は、第1実施形態と同様である。また、第2当接部645は、第6実施形態と同様である。
本形態では、第1当接部151と第2当接部645とが対応する形状に形成され、第1当接部151の先端面161と、第2当接部645の先端面646とが当接することにより、モータケース10と第1フレーム640とが当接する。
このように構成しても、上記形態と同様の効果を奏し、特に(1)〜(5)、(7)と同様の効果を奏する。
本発明の第8実施形態による駆動装置を図11に示す。
本形態の駆動装置6では、モータケース710の底部712に第1当接部156が形成される。第1当接部156は、底部712の制御部60側の面である底面127から第1フレーム40側に突出して形成される。第1当接部156は、モータケース710の外周101と軸受保持部14との間の領域において、連続する環状に形成される。
また、第1フレーム740のモータケース710側の面である対向面742の第1当接部156と対応する箇所には、溝部746が形成され、第1当接部156の先端である先端面166は、溝部746の底部である溝底部747と当接する。
このように構成しても、上記形態と同様の効果を奏し、特に(1)、(2)、(4)、(5)、(6)と同様の効果を奏する。
(ア)上記形態では、第1当接部がケース部材の外周に沿って連続する環状に形成される場合、軸受保持部の径方向外側に沿って連続する環状に形成される場合、および、ケース部材の外周と軸受保持部との間の領域に連続或いは不連続の環状に形成される場合について説明した。他の実施形態では、第1当接部は、形成箇所によらず、連続、或いは、不連続に形成することができる。
第1当接部を複数の突状部により構成する場合、対称配置されるように形成することが好ましい。例えば、第1当接部を、ケース部材の外周に沿う環状、および、軸受保持部に沿う環状等、上記形態を適宜組み合わせて形成するようにしてもよい。
第1当接部を形成することにより、ケース部材の剛性を高めることができるので、ケース部材の剛性を高めたい所望の箇所に第1当接部を形成可能である。
また、第2当接部を形成することにより、フレーム部の剛性を高めることができるので、フレーム部の剛性を高めたい所望の箇所に第2当接部を形成可能である。
(エ)同様に、第2当接部と当接するケース部材の底部は、第6実施形態のように平面であってもよいし、第7実施形態のように第1当接部として第2当接部と対応する凸状に形成してもよいし、凹状に形成してもよい。
また、他の実施形態では、永久磁石は、ネオジム磁石に限らず、どのようなものでもよい。
また、回転電機は、電動機(モータ)に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10、210、310、410、510、610、710・・・モータケース(ケース部材)
20、920・・・モータ(回転電機)
21・・・ステータ
31、931・・・ロータ
35・・・シャフト
40、640、740・・・第1フレーム(フレーム部材)
60・・・制御部
151〜156・・・第1当接部
645・・・第2当接部
Claims (11)
- 筒部(11)、底部(12、212、312、412、512、612、712)、および、前記底部に形成される軸受保持部(14)を有し、有底筒状に形成されるケース部材(10、210、310、410、510、610、710)と、
前記ケース部材の内側に固定されるステータ(21)、前記軸受保持部に保持される軸受(36)に回転可能に支持されるシャフト(35)、および、前記ケース部材の内側に配置され前記シャフトと共に回転するロータ(31、931)を有する回転電機(20、920)と、
前記ケース部材の前記底部側に設けられ、前記回転電機の駆動を制御する制御部(60)と、
前記ケース部材の前記底部と前記制御部との間に設けられ、前記制御部が固定されるフレーム部材(40、640、740)と、
を備え、
前記ケース部材の前記底部から前記フレーム部材側に突出して形成され先端にて前記フレーム部材と当接する第1当接部(151、152、153、154、155、156)、および、前記フレーム部材から前記ケース部材側に突出して形成され先端にて前記ケース部材と当接する第2当接部(645)の少なくとも一方が形成され、
前記ケース部材に前記第1当接部が形成される場合、前記ケース部材は前記第1当接部の先端以外の箇所にて前記フレーム部材と当接せず、
前記フレーム部材に前記第2当接部が形成される場合、前記フレーム部材は前記第2当接部の先端以外の箇所にて前記ケース部材と当接しないことを特徴とする駆動装置(1、2、3、4、5、6)。 - 前記第1当接部(151、152、153、156)または前記第2当接部は、周方向に連続する環状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 前記第1当接部(154)または前記第2当接部は、周方向に不連続の環状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 筒部(11)、底部(12、212、312、412、512、612、712)、および、前記底部に形成される軸受保持部(14)を有し、有底筒状に形成されるケース部材(10、210、310、410、510、610、710)と、
前記ケース部材の内側に固定されるステータ(21)、前記軸受保持部に保持される軸受(36)に回転可能に支持されるシャフト(35)、および、前記ケース部材の内側に配置され前記シャフトと共に回転するロータ(31、931)を有する回転電機(20、920)と、
前記ケース部材の前記底部側に設けられ、前記回転電機の駆動を制御する制御部(60)と、
前記ケース部材の前記底部と前記制御部との間に設けられ、前記制御部が固定されるフレーム部材(40、640、740)と、
を備え、
前記ケース部材の前記底部から前記フレーム部材側に突出して形成され先端にて前記フレーム部材と当接する第1当接部(151、152、153、154、155、156)、および、前記フレーム部材から前記ケース部材側に突出して形成され先端にて前記ケース部材と当接する第2当接部(645)の少なくとも一方が形成され、
前記第1当接部(154)または前記第2当接部は、周方向に不連続の環状に形成されることを特徴とする駆動装置。 - 前記第1当接部(151)または前記第2当接部は、前記ケース部材の外周(101)に沿って形成されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の駆動装置(1、6、7)。
- 前記第1当接部(152)または前記第2当接部は、前記軸受保持部の外周に沿って形成されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の駆動装置(2)。
- 前記第1当接部(155)または前記第2当接部は、放射状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 筒部(11)、底部(12、212、312、412、512、612、712)、および、前記底部に形成される軸受保持部(14)を有し、有底筒状に形成されるケース部材(10、210、310、410、510、610、710)と、
前記ケース部材の内側に固定されるステータ(21)、前記軸受保持部に保持される軸受(36)に回転可能に支持されるシャフト(35)、および、前記ケース部材の内側に配置され前記シャフトと共に回転するロータ(31、931)を有する回転電機(20、920)と、
前記ケース部材の前記底部側に設けられ、前記回転電機の駆動を制御する制御部(60)と、
前記ケース部材の前記底部と前記制御部との間に設けられ、前記制御部が固定されるフレーム部材(40、640、740)と、
を備え、
前記ケース部材の前記底部から前記フレーム部材側に突出して形成され先端にて前記フレーム部材と当接する第1当接部(151、152、153、154、155、156)、および、前記フレーム部材から前記ケース部材側に突出して形成され先端にて前記ケース部材と当接する第2当接部(645)の少なくとも一方が形成され、
前記第1当接部(155)または前記第2当接部は、放射状に形成されることを特徴とする駆動装置。 - 前記第1当接部(153、154、156)または前記第2当接部は、前記ケース部材の外周と前記軸受保持部との間の領域に形成されることを特徴とする請求項1〜4、7、8のいずれか一項に記載の駆動装置(3、6)。
- 前記シャフトの前記制御部側の端部に設けられる被検出部材(39)をさらに備え、
前記制御部は、前記被検出部材と対向する箇所に配置され、前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサ(71)を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 前記ロータ(31)は、永久磁石極(33)と軟磁性極(323)とが回転方向に交互に配置されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の駆動装置。
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