JP6825278B2 - モータユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータユニットに関する。

下記特許文献１及び特許文献２には、当該ロータの位相（回転角）を検出することが可能とされたモータが開示されている。特許文献１に記載されたモータでは、バックヨークにおける所定の部分には開口部が形成されており、この開口部から漏れ出した磁束をセンサによって検出することで、ロータの位相を検出することが可能となっている。また、特許文献２に記載されたモータでは、ロータと共に回転するブシュに嵌合されたセンサマグネットの磁束をセンサによって検出することで、ロータの位相を検出することが可能となっている。

特開平６−２３７５６３号公報 特開２０１３−１９８２７５号公報

ところで、ロータの位相や回転数等を検出するセンサマグネットが樹脂製の保持部材にインサート成形等により一体化された構成では、センサマグネットが保持部材にインサート成形された後にセンサマグネットに生じる応力を低減することができることが望ましい。

本発明は上記事実を考慮し、センサマグネットに生じる応力を低減することができるモータユニットを得ることが目的である。

請求項１記載のモータユニットは、軸線回りに回転可能に支持されたロータと、磁気を検出する検出部と、前記検出部によって磁気が検出されるセンサマグネットと、前記ロータと一体回転可能に設けられていると共に樹脂材料を用いて形成され、前記センサマグネットが保持された状態において前記センサマグネットの端部と隣合う部分にスリットが形成された保持部材と、を備え、前記センサマグネットは、Ｎ極の磁極とされた部分とＳ極の磁極とされた部分とを有しており、前記センサマグネットにおいて、前記Ｎ極の磁極とされた部分と前記Ｓ極の磁極とされた部分との境界部には、凹状の窪み部が形成されており、前記スリットが、前記保持部材において前記窪み部に入り込んだ部分に形成されている。

請求項１記載のモータユニットによれば、ロータが回転されると、保持部材がロータと共に回転される。これにより、保持部材に保持されたセンサマグネットが回転される。そして、回転されたセンサマグネットの磁気は、検出部によって検出される。ここで、請求項１記載の発明では、保持部材においてセンサマグネットの端部と隣合う部分にスリットが形成されている。そのため、センサマグネットを保持部材にインサート成形する際の冷却過程で、スリットの幅が変化する。これにより、保持部材からセンサマグネットに入力される荷重が低減されて、センサマグネットに生じる応力が低減される。

また、請求項１記載のモータユニットによれば、センサマグネットを保持部材にインサート成形する際の冷却過程で、保持部材においてセンサマグネットに形成された窪み部に入り込んだ部分の寸法が変化することで、スリットの幅が変化する。これにより、保持部材においてセンサマグネットに形成された窪み部に入り込んだ部分からセンサマグネットに入力される荷重が低減されて、マグネットにおいて窪み部が形成された部分の応力が低減される。

請求項２記載のモータユニットは、請求項１記載のモータユニットにおいて、前記保持部材において前記スリットが形成された部分の周縁部が、前記センサマグネットの端部に密着された薄肉部とされている。

請求項２記載のモータユニットによれば、保持部材においてスリットが形成された部分の周縁部の一部が、マグネットの端部に密着された薄肉部とされている。これにより、センサマグネットを保持部材にインサート成形する際の冷却過程で、保持部材においてスリットが形成された部分の周縁部の一部である薄肉部を他の一部に対して変形させ易くすることができる。このように、保持部材においてセンサマグネットの端部に密着している部分をスリットの周縁部である薄肉部とすることで、保持部材からセンサマグネットに入力される荷重がより一層低減されて、マグネットに生じる応力がより一層低減される。

本発明に係るモータユニットは、センサマグネットに生じる応力を低減することができる、という優れた効果を有する。

モータユニットを分解して示す分解斜視図である。 センサマグネットを備えた連結部材を示す斜視図である。 センサマグネットを備えた連結部材を示す正面図である。 センサマグネットを備えた連結部材を示す側面図である。 センサマグネットを備えた連結部材を示す背面図である。 連結部材と検出装置との位置関係を示す側面図である。 （Ａ）は変形例に係るセンサマグネットを備えた連結部材を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された連結部材をロータ側から見た背面図である。

図１〜図６を用いて本発明の実施形態に係るモータユニットについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、モータユニットの回転軸２６（ロータ１４）の回転軸方向、回転径方向及び回転周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸２６（ロータ１４）の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態のモータユニット１０は、一例として車両のパワーシートを作動させるために用いられるパワーシート用モータユニットである。このモータユニット１０は、ステータ１２と、ロータ１４と、図示しないブラシを支持するブラシホルダ１６と、を備えている。また、モータユニット１０は、ロータ１４と他の部材とを連結させると共にセンサマグネット３８と一体に形成された連結部材１８と、ロータ１４の位相を検出する検出装置２０と、を備えている。

（ステータ１２の構成）
ステータ１２は、略有底円筒状に形成されたモータヨーク２２を備えている。このモータヨーク２２の内周面には、複数のステータマグネット２４が固定されており、また複数のステータマグネット２４は周方向に沿って等間隔に配列されている。

（ロータ１４の構成）
ロータ１４は、その大部分がモータヨーク２２内配置されており、このロータ１４は、回転軸２６と、固定子コア２８と、整流子３０と、を含んで構成されている。

回転軸２６は、モータヨーク２２と同軸上に配置されており、回転軸２６の軸方向他方側（矢印Ｚ方向とは反対側）の端部は、図示しない軸受部材を介してモータヨーク２２の底部に回転自在に支持されている。さらに、回転軸２６の軸方向一方側の部分は、ブラシホルダ１６に支持された図示しない軸受部材を介して回転自在に支持されている。また、回転軸２６の軸方向一方側の端部は、連結部材１８が固定される連結部材固定部２６Ａとされている。

固定子コア２８は、回転軸２６に固定されると共に、モータヨーク２２内に配置されている。また、固定子コア２８は、径方向外側に向けて放射状に延びると共に周方向に沿って等間隔に配列された複数のティース部を備えており、この複数のティース部の回りには、導電性の巻線が巻回されることによって形成されたコイルがそれぞれ形成されている。

整流子３０は、回転軸２６の軸方向一方側の部分に圧入によって固定されている。この整流子３０は、複数の整流子片３０Ａを有しており、整流子片３０Ａは整流子３０の外周面に同心状に配置されている。また、整流子３０の各整流子片３０Ａには、コイルを形成する巻線の端末部が電気的に接続されている。

（ブラシホルダ１６の構成）
ブラシホルダ１６は、絶縁性の材料を用いて形成されており、このブラシホルダ１６は、筒状に形成されていると共に内周部に整流子３０が配置される本体部１６Ａと、本体部１６Ａから径方向外側に向けて延びると共に図示しない相手側コネクタが接続されるコネクタ部１６Ｂと、を備えている。本体部１６Ａには、図示しない一対のブラシが支持されている。そして、この一対のブラシが整流子３０の整流子片３０Ａと摺接ことで、固定子コア２８のティース部の回りに形成されたコイルへ通電される電流が切替えられるようになっている。なお、ブラシホルダ１６には、相手側コネクタに支持された端子とブラシ又は後述する検出装置２０とを繋ぐターミナル３２が取付けられている。

（検出装置２０の構成）
図１に示されるように、検出装置２０は、ブラシホルダ１６と当該ブラシホルダ１６に取付けられるエンドブラケット３７との間に設けられており、この検出装置２０は、矩形板状に形成された回路基板３４と、回路基板３４に取付けられた検出部としてのホールＩＣ３６と、を含んで構成されている。回路基板３４は、軸方向を厚み方向として延在しており、この回路基板３４の長手方向の中間部には、回転軸２６が挿通される円形の挿通孔３４Ａが形成されている。また、回路基板３４の軸方向一方側の面における挿通孔３４Ａの周縁部には、ホールＩＣ３６がハンダ付け等により取付けられている。このホールＩＣ３６は、連結部材１８に支持されたセンサマグネット３８と軸方向に対向して配置されている。そして、このホールＩＣ３６が、センサマグネット３８の磁気を検出する。そしてさらに、ホールＩＣ３６により検出される磁気の強さ（磁束）が所定値を超えると、当該ホールＩＣ３６がＯＮ信号を出力するようになっている。

（センサマグネット３８の構成）
図２及び図４に示されるように、センサマグネット３８は、連結部材１８と一体に形成されることにより連結部材１８と一体回転可能とされている。なお、センサマグネット３８は、当該センサマグネット３８が所定の金型内にセットされて、当該金型内に連結部材１８を形成する樹脂材料が注入されて冷却されることで、連結部材１８と一体に形成されている（インサート成形により連結部材１８と一体化されている）。

具体的には、センサマグネット３８は、回転軸２６（図１参照）と同軸上に配置される円筒状に形成されたリングマグネットである。また、センサマグネット３８の径方向一方側の部分は、Ｎ極の磁極とされたＮ極部３８Ｎとされており、センサマグネット３８の径方向他方側の部分は、Ｓ極の磁極とされたＳ極部３８Ｓとされている。また、本実施形態では、センサマグネット３８におけるＮ極部３８ＮとＳ極部３８Ｓとの境界３８Ａの周縁部、すなわち、Ｎ極部３８ＮとＳ極部３８Ｓとの境界部３８Ｂ（以下当該境界部３８Ｂのことを「磁極境界部３８Ｂ」という）には、検出装置２０側（軸方向他方側）が開放された凹状の窪み部３８Ｃが形成されている。これにより、図６に示されるように、センサマグネット３８の磁極境界部３８Ｂ（窪み部３８Ｃが形成された部分）とホールＩＣ３６との軸方向距離Ｌ１が、センサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８ＤとホールＩＣ３６との軸方向距離Ｌ２よりも遠くなっている。なお、本実施形態のセンサマグネット３８は一対の磁極（Ｎ極部３８Ｎ及びＳ極部３８Ｓ）を有するため、センサマグネット３８には、上記窪み部３８Ｃが２箇所形成されている。また、本実施形態では、窪み部３８Ｃの深さＤが、周方向に沿って略一定の深さとされている。

（連結部材１８の細部の構成）
次に、本実施形態の要部である連結部材１８の構成について説明する。

図２〜図５に示されるように、保持部材としての連結部材１８は、樹脂材料を用いて形成されており、この連結部材１８は、センサマグネット３８が固定（保持）されるセンサマグネット固定部１８Ａと、センサマグネット固定部１８Ａの軸方向一方側の端部から突出する３つの伝達突起１８Ｂと、を備えている。

図２〜図４に示されるように、センサマグネット固定部１８Ａは、軸方向を厚み方向として径方向に延在する円板状に形成された円板部１８Ｅと、円板部１８Ｅの軸心部から軸方向他方側に向けて突出する円筒状に形成された円筒部１８Ｆと、を備えている。円筒部１８Ｆの軸心部には、回転軸２６の連結部材固定部２６Ａ（図１参照）が係合される係合孔１８Ｃが形成されている。そして、回転軸２６の連結部材固定部２６Ａ（図１参照）が係合孔１８Ｃに係合されることで、連結部材１８が回転軸２６の軸方向一方側の端部に固定されるようになっている。

また、図２、図４及び図５に示されるように、センサマグネット固定部１８Ａは、センサマグネット３８に形成された一対の窪み部３８Ｃ内にそれぞれ配置される一対の窪み部内配置部１８Ｇを備えている。この窪み部内配置部１８Ｇにおける周方向の両端側には、径方向外側から見て軸方向他方側が開放されたスリット１８Ｈがそれぞれ形成されている。また、窪み部内配置部１８Ｇにおける周方向の両端部は、センサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８Ｄの周方向の端面に密着された薄肉部１８Ｉとされている。この薄肉部１８Ｉの厚みＴ２（周方向への寸法）は、窪み部内配置部１８Ｇの周方向の中央部の厚みＴ１（周方向への寸法）よりも薄い寸法に設定されている。また、一方の窪み部内配置部１８Ｇの薄肉部１８Ｉと他方の窪み部内配置部１８Ｇの薄肉部１８Ｉとは、センサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８Ｄの内周面に沿って延在する接続壁部１８Ｊを介してつながれている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のモータユニット１０では、ブラシホルダ１６内に設けられた図示しないブラシが整流子３０に摺接して、ロータ１４の一部を構成する複数のコイルへの通電が切替えられることによって、ロータ１４が回転する。これにより、ロータ１４の回転軸２６に固定された連結部材１８を介して車両のパワーシートの一部を構成する部材が回転されて、車両のパワーシートが作動される。

また、ロータ１４が回転されると、連結部材１８に支持されたセンサマグネット３８が回転される。そして、センサマグネット３８の磁気がホールＩＣ３６によって検出されると共に、ホールＩＣ３６によって検出される磁気の強さ（磁束）が所定値を超えると、ホールＩＣ３６からＯＮ信号が出力される。そして、このＯＮ信号がカウントされることで、回転軸２６の回転角度が算出される。

ここで、図２、図４及び図５に示されるように、本実施形態の連結部材１８では、センサマグネット固定部１８Ａの窪み部内配置部１８Ｇにスリット１８Ｈが形成されている。そのため、センサマグネット３８を連結部材１８にインサート成形する際の冷却過程で、スリット１８Ｈの幅を変化させることができる。これにより、連結部材１８の窪み部内配置部１８Ｇからセンサマグネット３８に入力される荷重（窪み部内配置部１８Ｇからセンサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８Ｄに入力される周方向への荷重）が低減されて、センサマグネット３８において窪み部３８Ｃが形成された部分に生じる曲げ応力を低減することができる。

また、本実施形態では、連結部材１８の窪み部内配置部１８Ｇにおける周方向の両端部が、センサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８Ｄの周方向の端面に密着された薄肉部１８Ｉとされている。これにより、センサマグネット３８を連結部材１８にインサート成形する際の冷却過程で、窪み部内配置部１８Ｇの薄肉部１８Ｉを当該窪み部内配置部１８Ｇの周方向の中央部に対して変形させ易くすることができる。このように、窪み部内配置部１８Ｇにおいてセンサマグネット３８と密着している部分を薄肉部１８Ｉとすることで、窪み部内配置部１８Ｇからセンサマグネット３８に入力される荷重をより一層低減することができる。その結果、センサマグネットにおいて窪み部が形成された部分に生じる応力をより一層低減することができる。

さらに、本実施形態では、一方の窪み部内配置部１８Ｇの薄肉部１８Ｉと他方の窪み部内配置部１８Ｇの薄肉部１８Ｉとが、センサマグネット３８における磁極境界部３８Ｂを除く部分３８Ｄの内周面に沿って延在する接続壁部１８Ｊを介してつながれている。このように、磁極境界部３８Ｂに対して突出した部分３８Ｄを接続壁部１８Ｊによって径方向内側から支持させる構成とすることで、センサマグネット３８の衝撃に対する耐性を向上させることができる。また、当該構成は、センサマグネット３８がフェライト磁石である場合に、特に有用である。

なお、本実施形態では、センサマグネット３８におけるＮ極部３８ＮとＳ極部３８Ｓとの境界部３８Ｂである磁極境界部３８Ｂに、軸方向他方側が開放された凹状の窪み部３８Ｃを形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、検出装置２０がセンサマグネット３８の径方向外側に配置される構成においては、センサマグネット３８におけるＮ極部３８ＮとＳ極部３８Ｓとの境界部３８Ｂである磁極境界部３８Ｂに、径方向外側が開放された凹状の窪み部３８Ｃを形成してもより。ここで、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されたセンサマグネット３８及び連結部材１８において、図２に示されたセンサマグネット３８及び連結部材１８と対応する部分には、図２に示されたセンサマグネット３８及び連結部材１８の各部と同一の符号を付している。

なお、以上説明した例では、スリット１８Ｈを窪み部内配置部１８Ｇに形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。スリット１８Ｈを設ける位置は、連結部材１８が冷却される過程における各部の寸法変化量等を考慮して適宜設定すればよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ モータユニット
１４ ロータ
１８ 連結部材（保持部材）
１８Ｈ スリット
１８Ｉ 薄肉部
３８ センサマグネット
３８Ｃ 窪み部
３６ ホールＩＣ（検出部）

Claims (2)

1. 軸線回りに回転可能に支持されたロータと、
   磁気を検出する検出部と、
   前記検出部によって磁気が検出されるセンサマグネットと、
   前記ロータと一体回転可能に設けられていると共に樹脂材料を用いて形成され、前記センサマグネットが保持された状態において前記センサマグネットの端部と隣合う部分にスリットが形成された保持部材と、
   を備え、
   前記センサマグネットは、Ｎ極の磁極とされた部分とＳ極の磁極とされた部分とを有しており、
   前記センサマグネットにおいて、前記Ｎ極の磁極とされた部分と前記Ｓ極の磁極とされた部分との境界部には、凹状の窪み部が形成されており、
   前記スリットが、前記保持部材において前記窪み部に入り込んだ部分に形成されているモータユニット。
2. 前記保持部材において前記スリットが形成された部分の周縁部の一部が、前記センサマグネットの端部に密着された薄肉部とされている請求項１記載のモータユニット。

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