WO2009150772A1

WO2009150772A1 - モータ位置決め構造

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Publication number: WO2009150772A1
Application number: PCT/JP2009/001135
Authority: WO
Inventors: 生武芳貴; 梅本俊行; 波多野健太; 三宅俊彦
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-12-17
Also published as: JPWO2009150772A1; DE112009000845T5; CN102017374B; CN102017374A; US20110012457A1; US8237318B2; JP5058339B2; DE112009000845B4

Abstract

　回路本体２のケース２１に回路基板２２を位置決めする複数の位置決めピン２８、２９を設ける一方、モータ本体２におけるステータ側である枠体４に位置決めピン２８、２９を受ける受け穴３５、３６を設けてなる。

Description

モータ位置決め構造

　この発明は、ステータ等を備えるモータ本体と回路基板を備える回路本体とからなるモータにおける位置決め構造に関する。

　自動車には、排気エネルギーを有効利用するためにターボ装置が設けられている。ターボ装置は、排気によりターボチャージャを作動させるようになっているが、その排気の流量は弁により制御される。弁の開度はモータ（アクチュエータ）により制御される。近年の環境対策として、ターボチャージャへの排気の量をより正確に制御することが求められている。そのため、弁を駆動するモータがより高精度に制御されることが求められている。

　このような車載用のモータには、モータのシャフトの位置検出手段が設けられている。検出手段として、例えば、図５に示すように、モータ１０１のモータ本体側に支持されているシャフト１０２側にセンサマグネット１０３を設け、モータ１０１の回路本体側であるケース１０４に支持された回路基板１０５に、センサマグネット１０３を検出する検出用ホール素子１０６を設けた構造が提案されている。これを更に説明すると、モータ１０１のステータ１０７に対し回転自在に支持されているシャフト１０２にマグネット支持部材１０８が取り付けられ、このマグネット支持部材１０８の表面に前記センサマグネット１０３が取り付けられている。なお、シャフト１０２の回転は直線運動に変換され、弁の開閉動に寄与される。

　一方、ケース１０４内には複数のピン１０９が設けられ、これらのピン１０９に前記回路基板１０５が貫通して支持されている。ケース１０４は、ステータ１０７側の端部にホットワイヤにより一体的に結合される。回路基板１０５上の検出用ホール素子１０６により、回転するシャフト１０２側のセンサマグネット１０３を検出することにより、シャフト１０２の回転量が検出され、弁の開閉量が測定される。

　現在考えられているモータの構造では、上述のようにモータ本体と回路本体とを別体とし、図示はしていないが、モータ本体のステータ１０７側にモータ１０６のコイルへの端子をモールドし、回路本体側におけるケース１０４に外部へのコネクタをモールドするようにしている。これは、モータ製造における製作、組立作業等の利便性を考慮してのことである。そして、前述の如く、回路本体のケース１０４は、モータ本体のステータ１０７側にホットワイヤを利用して一体化される。なお、類似のモータの構造として、基板をステータ側に設けた構造が特許文献１に開示されている。

国際公開ＷＯ９７／３３３５９公報

　図５に示した構造のモータにおける各部材の結合関係を模式的に表すと図６のようになる。図６に示すように、回路基板１０５の位置決め精度は、ケース１０４とステータ１０７側との結合精度に依存する。従って、検出用ホール素子１０６が回路基板１０５上に正確に位置決めされて取り付けられたとしても、ケース１０４をステータ１０７側にホットワイヤ結合した後は、ずれが生じてしまうことがある。

　また、特許文献１に示したような、回路基板をステータ側に設けた構造であると、回路基板と外部端子との電気的接続が難しく、制御上の精度は同等であるが外部端子をコネクタ側にインサート成形された形状に対し耐久性が悪く、部品点数、作業工程とそれに伴う品質保証が難しくなってしまう。

　この発明は、上述の技術的状況にかんがみてなされたもので、モータにおけるモータ本体側の検出手段の構成要素であるセンサマグネットに対し、回路本体側に設けられる検出手段のもう一方の構成要素を正確に位置決めできるモータ位置決め構造を提供することを目的とする。

　この発明は、モータ本体と回路本体とを組み合わせることより構成され、前記モータ本体側に位置検出手段の一方の構成要素が設けられ、前記回路本体側に前記位置検出手段の他方の構成要素が設けられるモータの構造において、前記回路本体における前記ケースに前記回路基板を位置決めする複数の位置決めピンを設ける一方、前記モータ本体における前記ステータ側に前記位置決めピンを受ける受け穴を設けてなることを特徴とするものである。

　この発明に係るモータ位置決め構造によれば、回路本体において回路基板を位置決めする位置決めピンがモータ本体のステータ側の受け穴に嵌合されるので、回路本体における回路基板の位置決めと回路本体のモータ本体に対する位置決めとが位置決めピンによりなされるので、回路本体とモータ本体とを結合する際のズレが発生しなくなり、検出手段の回路本体側の構成要素を、モータ本体側の構成要素に対し正確に位置決めすることができ、検出精度が向上する。

本発明の実施の形態１に係るモータ位置決め構造の主要部の断面図である。本発明の実施の形態１に係るモータ位置決め構造を備えたモータの全体の断面図である。本発明の実施の形態１に係るモータ位置決め構造におけるピンと受け穴との位置及び形状の概略図である。本発明の実施の形態１における主要部材の結合関係を示す模式図である。従来のモータにおけるセンサマグネット、検出用ホール素子等の取付状態を示す断面図である。図５に示した構造における部材の結合関係を示す模式図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施する際の最良の形態について、添付の図面に従って詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るモータ位置決め構造の部分断面図であり、図２は、実施の形態１に係るモータ位置決め構造が適用されたモータの全体断面図である。図２と図１は共に縦断面であるが、断面の位置を異にする。図３は、位置決めピンと受け穴との形状及び位置関係を示す概略図であり、図４は、実施の形態１における主要部材の結合関係を示す模式図である。

　先ず、図２に基づきモータ（アクチュエータ）の全体の構造について説明する。
　モータ１は、モータ本体２と回路本体３とから構成される。モータ本体２は、筒状の枠体４内にステータ（固定子）５とロータ（回転子）６とを組み付けてなる。ステータ５は、枠体４の内面に固定的に設けられており、コア７とコイル８とからなる。枠体４の内側の中央部には、固定子５と対面するように周面にマグネット９を備えたロータ６が軸受１０を介して回転自在に支持されている。ロータ６の内側にはねじ機構１１を介してシャフト１２が支持されている。シャフト１２は、枠体４の端部に設けられたボス部材１３を貫通しており、その先端部にはジョイント１４が設けられている。このジョイント１４によりシャフト１２は弁の駆動軸に連結される。

　図２に示す状態においてロータ６の上部にはマグネット支持部材１５が一体的に取り付けられており、その表面に、検出手段の一方の構成要素であるセンサマグネット１６が複数設けられている。また、ステータ５側である枠体４には、ステータ５のコイル８に電流を供給するコイル線（モータ端子線）１７がモールドにより埋め込まれ、その端部（端子）１７ａが枠体４の端面より突出して取り出されている。筒状の枠体４の上部の縁部には、後述する回路本体３側のケース２１をホットワイヤ結合するための溝１８が形成されている。

　回路本体３は、容器状をなすケース２１の内側に回路基板２２を保持してなる。ケース２１には、コイル線１７の端子１７ａを挿入するためのコイル線用コネクタ２３が形成されている。コイル線用コネクタ２３と回路基板２２とは接続線２４により接続される。ケース２１には、回路基板２２に電流を供給し、信号を送受信する端子線２５がモールドにより埋め込まれている。端子線２５の一端部２５ａは回路基板２２に接続され、端子線２５の他端部（端子）２５ｂは、ケース２１に形成された外部接続コネクタ２６内に突出している。外部接続コネクタ２６には、外部からケーブルが接続され、回路基板２２に電流が供給され、かつ信号の送受信がなされる。

　図１に示すように、ケース２１の内天面２７には、位置決めピンとして長さの長いロングピン２８とこのロングピン２８より長さの短いショートピン２９が所定の間隔をあけて設けられている。回路基板２２には、ロングピン２８とショートピン２９とに合わせて位置決め・取付穴３０、３１があけられている。回路基板２２の下面には、シャフト１２側のセンサマグネット１６の位置に合わせて、検出手段の他方の構成要素である検出用ホール素子３２が設けられている。

　ステータ５側であるモータ本体２の枠体４には、柱状のロングピン用受け部３３とショートピン用受け部３４が立設されている。ロングピン用受け部３３には、ロングピン用受け穴３５が設けられている。このロングピン用受け穴３５には、ケース２１を枠体４に固定したときに、ロングピン２８が差し込まれる。図３に示すようにロングピン用受け穴３５の内径は、ロングピン２８の直径よりわずかに大きくなっている。ショートピン用受け部３４には、ショートピン用受け穴３６が設けられている。このショートピン用受け穴３６には、ケース２１を枠体４に固定したときに、ショートピン２９が差し込まれる。図３に示すようにショートピン用受け穴３６の形状は、このショートピン用受け穴３６の中心とロングピン用受け穴３５の中心とを結ぶ方向に長尺の楕円形となっており、それと直交する方向（ロングピン用受け部３３に挿入されたロングピン２８を中心とする回転方向：図３中矢印方向）は、ショートピン２９とほぼ同じ径となっている。

　ケース２１の縁には、ステータ５側であるモータ本体２の枠体４に設けられた溝１８と嵌合される凸部３７が形成されている。

　モータ本体２と回路本体３とは別々に組み立てられる。回路本体３においては、ケース２１のロングピン２８及びショートピン２９に、回路基板２２の位置決め・取付穴３０、３１が通されることにより、回路基板２２は位置決めされると共にこれらのピン２８、２９に支持される。回路基板２２には、接続線２４、端子線２５が接続される。

　この状態で、ケース２１の凸部３７がモータ本体２の枠体４の溝１８に差し込まれ、ホットワイヤにより結合されるが、その際、先ず、ロングピン２８が、ステータ５側である枠体４のロングピン用受け部３３のロングピン用受け穴３５に差し込まれ、次いで、ショートピン２９がショートピン用受け部３４のショートピン用受け穴３６に差し込まれる。ショートピン２９のショートピン用受け穴３６への差し込みは、ケース２１を、ロングピン用受け穴３５に差し込まれたロングピン２８を中心に回転させることにより位置を探りあててなされる。二本のピン２８、２９が受け穴３５、３６に差し込まれることにより、ケース２１及び回路基板２２は、ステータ５側に直接位置決めされることになる。なお、ショートピン用受け穴３６は、楕円形となっているので、少々の寸法のバラツキを吸収することができる。

　ケース２１と枠体４との結合は、ケース２１側の凸部３７と枠体４の溝１８とがホットワイヤを利用して結合されることによりなされる。なお、ケース２１が枠体４に結合される際には、ケース２１のコイル線用コネクタ２３に、モータ本体２側のコイル線１７の端子１７ａが差し込まれ、コイル８が電源側に接続可能となる。

　図４に示すように、回路基板２２は、ピン２８、２９により位置決めされ、同じピン２８、２９によりケース２１、即ち回路基板２２は、モータ本体２側に位置決めされる。検出用ホール素子３２は回路基板２２上に位置決めされて設けられているので、回路基板２２が正確にモータ本体２側に位置決めされることにより、検出用ホール素子３２は、ステータ５側のセンサマグネット１６に対し高い精度で位置決めされる。つまり、センサマグネット１６の回転中心（シャフト１２の回転中心）に対するズレが極めて小さくなる。

　このようなモータ１において、ケース２１の外部接続コネクタ２６にはケーブルが接続される。回路基板２２には、端子線２５により電流が供給され、かつ信号の送受信がなされる。モータ本体２のコイル８には、回路基板２２、接続線２４、コイル線１７を介して電流が供給される。コイル８に電流が供給されることによりステータ５に対しロータ６が回転され、ロータ６の回転によりねじ機構１１を介してシャフト１２が直線駆動され、弁が開閉される。シャフト１２の直線駆動による弁の開閉量は、シャフト１２の回転量を検出することにより制御される。シャフト１２の回転量は、センサマグネット１６を検出用ホール素子３２が検出することにより測定される。検出用ホール素子３２は、センサマグネット１６に対し高精度に位置決めされているので、回転量検出の精度は高まり、ひいては弁開度量制御の精度が向上する。

　実施の形態１に係るモータ位置決め構造によれば、回路本体３において回路基板２２を位置決めするロングピン２８、ショートピン２９がモータ本体２のステータ５側の受け穴３５、３６に嵌合されることで、回路本体３における回路基板２２の位置決めと回路本体３のモータ本体２に対する位置決めとがなされるので、つまり基準軸が同軸であるので、回路本体３とモータ本体２とを結合する際のズレが発生しなくなり、検出用ホール素子３２を、モータ本体２側のセンサマグネット１６に対し正確に位置決めすることができ、検出精度が向上する。従って、自動車のターボチャージャに送る排気の量を調整する弁の開閉駆動に適用した場合には、排気の量の制御がより正確となり、排気エネルギーのより適正な利用が図れる。

　また、実施の形態１に係るモータ位置決め構造においては、位置決めピンを、一方を長さの長いロングピン２８とし、他方を長さの短いショートピン２９とし、かつロングピン２８を受けるロングピン用受け穴３５は、ロングピン２８とのクリアランスが小さくなるように設定し、ショートピン２９を受けるショートピン用受け穴３６は、ロングピン２８を中心とする回転を規制するように楕円形に形成したので、ケース２１とモータ本体２側に結合する際には、ロングピン２８が先にロングピン用受け穴３５に入り、その後ロングピン２８を中心としてケース２１を回転させることによりショートピン２９をショートピン用受け穴３６に嵌合させることができる。この結果、ケース２１の組み付けが容易となり、しかもショートピン用受け穴３６が楕円形となっているので、部品寸法のバラツキの影響による組立性悪化を抑え、センサマグネット１６と検出用ホール素子３２との回転中心ズレを最小にすることができる。

　上記の実施の形態１は、本発明の実施の形態の一例であり、例えば回路本体３のケース２１とモータ本体２の枠体４との結合手段は、ホットワイヤを用いたものに限らず、他の結合手段の採用も可能であり、位置決め用のピンの数も２つに限らず、３つ以上とすることもできる。更に、このモータ位置決め構造を備えたモータは、車載用に限らず種々適用できる。

　以上、この発明に係るモータ位置決め構造は、モータにおけるモータ本体側の検出手段の構成要素であるセンサマグネットに対し、回路本体側に設けられる検出手段のもう一方の構成要素を正確に位置決めするために、モータ本体と回路本体とを組み合わせることにより構成され、前記モータ本体側に位置検出手段の一方の構成要素が設けられ、前記回路本体側に前記位置検出手段の他方の構成要素が設けられるモータの構造において、前記回路本体における前記ケースに前記回路基板を位置決めする複数の位置決めピンを設ける一方、前記モータ本体における前記ステータ側に前記位置決めピンを受ける受け穴を設けるよう構成したので、自動車のターボチャージャの排気流量制御弁の開度を制御するモータの位置決め構造などに用いるのに適している。

Claims

　ステータのコイルを外部に接続するためのモータ端子を有するモータ本体と、前記モータ本体に電気信号を供給するための回路を搭載した回路基板を内包しかつコネクタ接続端子を有するケースを備えた回路本体とを組み合わせることより構成され、前記ステータ側に検出手段の一方の構成要素が設けられ、前記回路基板には前記検出手段の他方の構成要素として位置検出素子が設けられるモータの構造において、
　前記回路本体における前記ケースに前記回路基板を位置決めする複数の位置決めピンを設ける一方、前記モータ本体における前記ステータ側に前記位置決めピンを受ける受け穴を設けてなることを特徴とするモータ位置決め構造。
　前記位置決めピンの1つは他のものに比べて長さが長いロングピンであり、前記ロングピンを受ける前記受け穴は、前記ロングピンとのクリアランスが小さくなるように形成されており、前記位置決めピンのうち長さの短いショートピンを受ける受け穴は、前記ロングピンを中心とする回転を規制するように楕円形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ位置決め構造。