JPH0984321A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラシレスモータの回転出力及び信頼性を向上
させる。 【解決手段】モータ駆動回路を構成するＦＥＴ回路２
１，ＦＥＴゲート駆動回路２２，ロータ位置検出回路２
３及び電流検出回路２４を、ブラシレスモータ１のモー
タケース２内に配設する。具体的には、モータ駆動回路
のうち、比較的熱に弱い電界効果型トランジスタから構
成されたＦＥＴ回路２１は、放熱性の良いリヤケース２
Ｃの底面上に固定し、そのリヤケース２Ｃに固定仕切れ
ない他の回路２２〜２４は、基板１１上に固定する。ま
た、モータケース２内には、モータ駆動回路を構成する
各回路が配設されている基板１１表面と、励磁コイル８
との間を遮るように遮熱板２５を配設する。遮熱板２５
は、鉄製の円板であって、その外周部を、センタケース
２Ａとリヤケース２Ｃとの結合部分に挟み込むことによ
り配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ブラシレスモー
タに関し、特に、その回転出力及び信頼性が向上するよ
うにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシレスモータは、例えば図４
に示すような構成であった。即ち、この従来のブラシレ
スモータ１は、円筒形のセンタケース２Ａと、このセン
タケース２Ａの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフ
ロントケース２Ｂと、センタケース２Ａの他方の開口端
部を閉塞する略円板状のリヤケース２Ｃとから構成され
るモータケース２を有していて、このモータケース２内
には、フロントケース２Ｂ及びリヤケース２Ｃにそれぞ
れ配設された軸受３ａ，３ｂによって回転自在の回転軸
４が、センタケース２Ａの軸心Ａに沿って配設されてい
る。

【０００３】回転軸４の周囲にはモータ駆動用の永久磁
石５が固定されていて、このモータ駆動用の永久磁石５
は、Ｓ極及びＮ極が周方向に交互に且つ等間隔に着磁さ
れた磁石であって、これら回転軸４及び永久磁石５によ
ってブラシレスモータ１の回転自在のロータ６が構成さ
れている。また、センタケース２Ａの内周面にはコア７
が固定され、このコア７には永久磁石５を包囲するよう
に例えば３相の励磁コイル８が巻き付けられていて、こ
れらコア７及び励磁コイル８によってブラシレスモータ
１のステータ９が構成されている。

【０００４】回転軸４のフロントケース２Ｂ側端部は、
モータケース２の外部に突出していて、これによりブラ
シレスモータ１の回転出力を取り出せるようになってい
る。また、回転軸４のリヤケース２Ｃ側端部には、永久
磁石５と同様にＳ極及びＮ極が周方向に交互に且つ等間
隔に着磁されたリング状の位相検出用の永久磁石１０が
固定されている。

【０００５】さらに、モータケース２内には、永久磁石
１０の軸受３ｂ側の面に近接するように円形の基板１１
が固定されていて、この基板１１には、永久磁石１０に
対向するように、例えばホール素子等からなる位相検出
用の検出素子１２が固定されている。なお、実際には検
出素子１２は、励磁コイル８の相数に対応して周方向に
等間隔に例えば３個設けられているが、図４は断面図で
あるため、その内の一つのみを示している。

【０００６】そして、検出素子１２の出力がこれに対向
する永久磁石１０の磁極によって変化することを利用し
てロータ６の回転位置を認識し、それに応じて図示しな
いモータ駆動回路が励磁コイル８に適宜電流を供給して
励磁状態を切り換えることにより、ロータ６を回転させ
てモータの回転出力を得るのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来のブラシ
レスモータ１にあっては、モータ駆動回路は、ブラシレ
スモータ１本体とは別体にモータケース２外部に配設さ
れていた。これは、比較的熱に弱いＦＥＴ（電界効果型
トランジスタ）等を含んで構成されるモータ駆動回路
は、励磁コイル８の発熱作用によって高温になることが
あるモータケース２内に配設すると、故障等を招く恐れ
があるからである。

【０００８】しかし、ブラシレスモータ１の励磁コイル
８に電流Ｉ₁ が流れると、ハーネスやコネクタ等の抵抗
Ｒ₁ によって電圧降下Ｉ₁ ×Ｒ₁ が生じてしまい、それ
だけ励磁コイル８への印加電圧が低下してブラシレスモ
ータ１の回転出力が低下することになる。つまり、モー
タケース２外部にモータ駆動回路を配設する従来のブラ
シレスモータ１では、ハーネスを短くすることができな
いし、コネクタも省略できないから、回転出力の低下を
容易に回避できないという欠点があった。

【０００９】また、従来のブラシレスモータ１にあって
も、その構造上、位相検出用の検出素子１２はモータケ
ース２内に配設しなければならないが、ホール素子等か
らなる検出素子１２は、加熱されるとゲイン変動や温度
ドリフトが生じてその検出精度が悪化する可能性があっ
た。つまり、従来のブラシレスモータ１は、十分な信頼
性を確保し難い構成であった。このため、従来のブラシ
レスモータ１を、車両用パワーステアリング装置の動力
源として利用すると、検出素子１２の加熱状態に応じて
操舵補助力が変動してしまい、運転者に違和感を与えて
しまうという不具合もあった。

【００１０】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、回転出
力を向上させることができるブラシレスモータ及び信頼
性を向上させることができるブラシレスモータを提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、外周面にＳ極及びＮ極が周
方向に交互に且つ等間隔に着磁された回転自在のロータ
と、このロータを包囲する複数相の励磁コイルを有する
ステータと、前記ロータの回転位置を検出する位置検出
センサと、これらロータ，ステータ及び位置検出センサ
を収容するモータケースと、前記位置検出センサの出力
に応じて前記励磁コイルに電流を供給するモータ駆動回
路と、を備えたブラシレスモータにおいて、前記モータ
駆動回路を、前記モータケース内に配設するとともに、
前記モータケース内に、前記励磁コイルと前記モータ駆
動回路との間を遮るように遮熱板を配設した。

【００１２】また、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明は、外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互
に且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、このロ
ータを包囲する複数相の励磁コイルを有するステータ
と、前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサ
と、これらロータ，ステータ及び位置検出センサを収容
するモータケースと、前記位置検出センサの出力に応じ
て前記励磁コイルに電流を供給するモータ駆動回路と、
を備えたブラシレスモータにおいて、前記モータケース
内に、前記励磁コイルと前記位置検出用センサとの間を
遮るように遮熱板を配設した。

【００１３】

【発明の実施の形態】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及び図２は本発明の第１の実
施の形態を示す図であり、この実施の形態は本発明に係
るブラシレスモータ１を、車両用の電動式パワーステア
リング装置の動力源として用いたものである。なお、上
記従来のブラシレスモータ１と同等の構成には同じ符号
を付し、その重複する説明は省略する。

【００１４】即ち、本実施の形態にあっては、リヤケー
ス２Ｃの円筒部分２ａと、回転軸４とを軸Ａに沿った方
向に長くすることにより、リヤケース２Ｃの円筒部分２
ａの内周面に固定される基板１１や回転軸４の端部に固
定される位相検出用の永久磁石１０等を励磁コイル８か
ら遠ざけて、それら基板１１及び励磁コイル８間に若干
の余裕を設けている。

【００１５】図２は、励磁コイル８をａ相，ｂ相及びｃ
相の３相とした場合における回路図であって、この例で
は、スター結線されている励磁コイル８のａ〜ｃ相のそ
れぞれの外端側が、モータ駆動回路２０に接続されてい
る。また、励磁コイル８に相数に対応して、位置検出セ
ンサとしての三つの位相検出用の検出素子１２が設けら
れていて、各検出素子１２の出力もモータ駆動回路２０
に供給されるようになっている。

【００１６】モータ駆動回路２０は、六つの電界効果型
トランジスタＴa1〜Ｔc2で構成されたＦＥＴ回路２１を
有し、このＦＥＴ回路２１は、電源供給側とＧＮＤ側と
の間を三つの並列ラインを介して接続していて、各ライ
ンには、電界効果型トランジスタが二つずつ（Ｔa1とＴ
a2，Ｔb1とＴb2，Ｔc1とＴc2）直列に配設されている。
そして、電界効果型トランジスタＴa1及びＴa2間が励磁
コイル８のａ相の外端側に接続され、電界効果型トラン
ジスタＴb1及びＴb2間が励磁コイル８のｂ相の外端側に
接続され、電界効果型トランジスタＴc1及びＴc2間が励
磁コイル８のｃ相の外端側に接続されている。つまり、
各電界効果型トランジスタＴa1〜Ｔc2のオン・オフ状態
によって、励磁コイル８のａ〜ｃ相のそれぞれに所定の
方向の電流が適宜流れるようになっている。

【００１７】また、モータ駆動回路２０は、電界効果型
トランジスタＴa1〜Ｔc2のゲートに適宜電圧を印加して
それらのオン・オフ状態を制御するＦＥＴゲート駆動回
路２２と、検出素子１２の出力を受けてブラシレスモー
タ１のロータ６の回転位置を検出しその検出結果をＦＥ
Ｔゲート駆動回路２２に供給するロータ位置検出回路２
３と、ＦＥＴ回路２１及びＧＮＤ間に介在してこのＦＥ
Ｔ回路２１を流れる励磁コイル８を流れる電流を検出す
る電流検出回路２４と、を有している。

【００１８】さらに、モータ駆動回路２０とは別に、電
動式パワーステアリング装置における操舵補助力制御を
実行するコントローラ３０が備えられ、このコントロー
ラ３０には、操舵系に発生する操舵トルクを検出する図
示しないトルクセンサからトルク検出信号が供給される
ようになっており、コントローラ３０は、そのトルク検
出信号に基づいて操舵系に発生している操舵トルクを確
認し、その操舵トルクが軽減されるような操舵補助力が
操舵系に発生するように、モータ駆動回路２０のＦＥＴ
ゲート駆動回路２２に対して制御信号を出力するように
なっている。

【００１９】つまり、コントローラ３０は、ＦＥＴゲー
ト駆動回路２２に対し、必要な操舵補助力の回転方向及
び大きさに応じて制御信号を出力するようになってい
て、ＦＥＴゲート駆動回路２２は、コントローラ３０か
ら供給される制御信号に応じた操舵補助力が操舵系に発
生するように、ＦＥＴ回路２１の電界効果型トランジス
タＴa1〜Ｔc2のゲートに適宜電圧を印加するようになっ
ている。この場合、ＦＥＴゲート駆動回路２２は、ロー
タ位置検出回路２３の検出結果からロータ６の回転位置
を確認し、その回転位置に見合った励磁コイル８のａ〜
ｃ相に適宜電流が流れるように、ＦＥＴ回路２１の電界
効果型トランジスタＴa1〜Ｔc2のゲートに電圧を印加す
るようになっている。なお、コントローラ３０は、電流
検出回路２４の検出結果に基づいて操舵補助力の発生状
態を確認するようになっている。

【００２０】そして、モータ駆動回路２０を構成するＦ
ＥＴ回路２１，ＦＥＴゲート駆動回路２２，ロータ位置
検出回路２３及び電流検出回路２４を、ブラシレスモー
タ１のモータケース２内に配設している。具体的には、
図１に示すように、ＦＥＴ回路２１は、リヤケース２Ｃ
の底面上に固定されるとともに、ＦＥＴゲート駆動回路
２２，ロータ位置検出回路２３及び電流検出回路２４
は、基板１１上に固定されている。つまり、モータ駆動
回路２０のうち、比較的熱に弱い電界効果型トランジス
タＴa1〜Ｔc2から構成されたＦＥＴ回路２１は、放熱性
の良いリヤケース２Ｃの底面上に固定し、そのリヤケー
ス２Ｃに固定仕切れない他の回路２２〜２４は、基板１
１上に固定しているのである。

【００２１】さらに、本実施の形態では、モータケース
２内には、モータ駆動回路２０を構成する各回路が配設
されている基板１１表面と、励磁コイル８との間を遮る
ように遮熱板２５を配設している。即ち、遮熱板２５
は、鉄製の円板であって、その外周部がセンタケース２
Ａとリヤケース２Ｃとの結合部分に挟み込まれることに
より配設されている。また、遮熱板２５の内周部には、
ロータ６の永久磁石５と略同径の貫通孔２５ａが形成さ
れていて、これにより、遮熱板２５は、ステータ９の端
面全体を覆うようになっている。

【００２２】本実施の形態のような構成であっても、操
舵補助力が発生している際の励磁コイル８からは、これ
に流れる電流とその抵抗とに比例した発熱があり、その
発熱は励磁コイル８から周囲の各部材に伝わり、最終的
にはモータケース２表面から外部に放射される。そし
て、本実施の形態にあっては、遮熱板２５を設けている
ため、励磁コイル８で発生した熱は、その遮熱板２５に
よって遮断され、モータ駆動回路２０を構成する各回路
２１〜２４側には直接的には伝達しない。このため、モ
ータ駆動回路２０をモータケース２内に配設しているに
も関わらず、そのモータ駆動回路２０の温度上昇を抑制
することができる。

【００２３】特に、本実施の形態のように電動式パワー
ステアリング装置の動力源として用いられているブラシ
レスモータ１にあっては、その励磁コイル８には操舵補
助力が必要な時にのみ電流が流れるため、常時励磁コイ
ルに電流が流れるブラシレスモータとは異なり、励磁コ
イル８からの発熱は散発的に発生する。よって、遮熱板
２５を設けるだけでも、モータ駆動回路２０の温度上昇
を、効果的に抑制することができ、モータ駆動回路２０
の温度上昇による故障等を防止することができるのであ
る。

【００２４】この場合、モータ駆動回路２０のうち、比
較的熱に弱い電界効果型トランジスタＴa1〜Ｔc2から構
成されたＦＥＴ回路２１を、放熱性の良いリヤケース２
Ｃ上に優先的に固定しているため、温度上昇による故障
等の発生をより確実に防止できるようになっている。そ
して、モータ駆動回路２０がモータケース２内に設けら
れていれば、励磁コイル８とモータ駆動回路２０との間
の接続するためのハーネスが極短くて済むようになる
し、コネクタも不要になるから、励磁コイル８以外での
電圧降下を僅かに抑えることができる。このため、電源
側の電力を効率よく励磁コイル８に供給することができ
るから、ブラシレスモータ１の回転出力を向上させるこ
とができるのである。

【００２５】また、本実施の形態のような構成であれ
ば、励磁コイル８で発生した熱は、その遮熱板２５によ
って遮断され、検出素子１２にも直接的には伝達しない
ようになっている。このため、ホール素子等からなる検
出素子１２の温度上昇も防止できるから、そのゲイン変
動や温度ドリフトに伴う検出精度悪化を回避することが
でき、検出素子１２の加熱状態に応じて操舵補助力が変
動し、運転者に違和感を与えてしまうという可能性がよ
り小さくなっている。

【００２６】さらに、本実施の形態のように、遮熱板２
５を強磁性体である鉄で形成していると、この遮熱板２
５は、上記のように熱を遮断する作用の他に、励磁コイ
ル８を励磁した際に発生する磁束を遮断する電磁シール
ドとしても有効になるから、検出素子１２の検出精度に
影響を与えるおそれのある電磁ノイズを低減することが
できるという利点がある。

【００２７】つまり、遮熱板２５を設けることにより、
検出素子１２の検出精度悪化を防止できるから、ブラシ
レスモータ１の信頼性を向上することができる。よっ
て、本実施の形態におけるブラシレスモータ１は、高い
信頼性を要求される電動式パワーステアリング装置の動
力源として特に好適である。また、本実施の形態では、
遮熱板２５の中央部に比較的大径の貫通孔２５ａを形成
しているが、その貫通孔２５ａの内径を回転軸４の外径
よりも若干大きい程度にすれば、遮熱効果がより大きく
なるという利点がある。しかし、本実施の形態のような
構成であっても、励磁コイル８からの発熱を十分に遮断
することができるし、貫通孔２５ａが大きければそれだ
け遮熱板２５の軽量化が図られるという利点がある。

【００２８】図３は、本発明の第２の実施の形態を示す
図であって、この実施の形態も、本発明に係るブラシレ
スモータ１を車両用の電動式パワーステアリング装置の
動力源として用いたものである。なお、上記第１の実施
の形態と同等の構成には同じ符号を付し、その重複する
説明は省略する。即ち、本実施の形態の構成では、上記
第１の実施の形態とは異なり、そのモータケース２は図
４に示した従来のブラシレスモータ１のモータケースと
同じ構造であり、特にリヤケース２Ｃを軸方向に長くは
していない。また、上記第１の実施の形態とは異なり、
モータ駆動回路は、従来と同様にモータケース２の外部
に配設している。そして、本実施の形態でも、モータケ
ース２内に、遮熱板２５を設けている。

【００２９】遮熱板２５は、上記第１の実施の形態にお
ける遮熱板と同様の素材及び構造であるが、この遮熱板
２５は、励磁コイル８と検出素子１２との間を遮るよう
に配設されている。具体的には、遮熱板２５の外周部が
センタケース２Ａとリヤケース２Ｃとの結合部分に挟み
込まれることにより配設され、その貫通孔２５ａは、位
相検出用の永久磁石１０の外周面を包囲するようになっ
ている。つまり、永久磁石１０の軸方向位置と、遮熱板
２５の軸方向位置とを略一致させている。

【００３０】このような構成であっても、励磁コイル８
で発生した熱は遮熱板２５によって遮断されるから、検
出素子１２の温度上昇が防止できるし、遮熱板２５は磁
束を遮断する電磁シールドとしても有効であるから、検
出素子１２の検出精度に影響を与えるおそれのある電磁
ノイズを低減することができる。よって、上記第１の実
施の形態と同様の作用が発揮され、信頼性の高い電動式
パワーステアリング装置とすることができる。

【００３１】そして、遮熱板２５を永久磁石１０を包囲
するように配設しているため、図４に示した従来のブラ
シレスモータ１と比較しても特にモータケース２を大型
にする必要がないから、ブラシレスモータ１の大型化を
招かないという利点がある。このような利点は、取付ス
ペースに余裕の小さい軽自動車用の電動式パワーステア
リング装置において特に有益である。

【００３２】なお、上記各実施の形態では、本発明に係
るブラシレスモータ１を車両用の電動式パワーステアリ
ング装置の動力源として利用した場合について説明して
いるが、本発明の適用対象はこれに限定されるものでは
なく、他の用途のブラシレスモータであってもよい。ま
た、上記各実施の形態では、励磁コイル８をａ相，ｂ相
及びｃ相の３相としているが、これに限定されるもので
はなく、４相，５相等であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、モータ駆動回路をモータケース内に配設す
るとともに、モータケース内に、励磁コイルとモータ駆
動回路との間を遮るように遮熱板を配設したため、モー
タ駆動回路の温度上昇を抑制しつつ、モータの回転出力
を向上させることができるという効果がある。

【００３４】また、請求項２に係る発明によれば、モー
タケース内に、励磁コイルと位置検出用センサとの間を
遮るように遮熱板を配設したため、信頼性を向上するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるブラシレス
モータの断面図である。

【図２】ブラシレスモータの回路図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態におけるブラシレス
モータの断面図である。

【図４】従来のブラシレスモータの断面図である。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ ２ モータケース ２Ａ センタケース ２Ｂ フロントケース ２Ｃ リヤケース ４ 回転軸 ５ 永久磁石 ６ ロータ ７ コア ８ 励磁コイル ９ ステータ １０ 永久磁石 １１ 基板 １２ 検出素子（位置検出センサ） ２０ モータ駆動回路 ２１ ＦＥＴ回路 ２２ ＦＥＴゲート駆動回路 ２３ ロータ位置検出回路 ２４ 電流検出回路 ２５ 遮熱板 ３０ コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に
   且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、このロー
   タを包囲する複数相の励磁コイルを有するステータと、
   前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサと、こ
   れらロータ，ステータ及び位置検出センサを収容するモ
   ータケースと、前記位置検出センサの出力に応じて前記
   励磁コイルに電流を供給するモータ駆動回路と、を備え
   たブラシレスモータにおいて、前記モータ駆動回路を、
   前記モータケース内に配設するとともに、前記モータケ
   ース内に、前記励磁コイルと前記モータ駆動回路との間
   を遮るように遮熱板を配設したことを特徴とするブラシ
   レスモータ。
2. 【請求項２】 外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に
   且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、このロー
   タを包囲する複数相の励磁コイルを有するステータと、
   前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサと、こ
   れらロータ，ステータ及び位置検出センサを収容するモ
   ータケースと、前記位置検出センサの出力に応じて前記
   励磁コイルに電流を供給するモータ駆動回路と、を備え
   たブラシレスモータにおいて、前記モータケース内に、
   前記励磁コイルと前記位置検出用センサとの間を遮るよ
   うに遮熱板を配設したことを特徴とするブラシレスモー
   タ。