WO2016002687A1 - モータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両 - Google Patents

モータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両 Download PDF

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梢 中村
稔晃 浅田
菊地　祐介
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention provides a motor having a structure in which openings are provided on the bottom surface of the case on the side opposite to the load of the motor at regular intervals and a similar shape on the entire circumference, and the openings serve as bus bar lead-out holes, and an electric power equipped with the motor.
  • the present invention relates to a steering device and a vehicle.
  • An electric power steering device mounted on a vehicle applies an assist force by a motor (for example, a brushless motor) to a steering system of the vehicle based on a current command value calculated based on at least a steering torque, and includes a bridge circuit. Drive controlled by an inverter.
  • an electric power steering device as a device in which a motor is mounted on the drive unit.
  • the electric power steering device applies assist torque to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the motor, and the electric power supplied from the inverter.
  • the assisting torque is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear for the driving force of the motor controlled by the above.
  • a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque.
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). Modulation) is performed by adjusting the duty of the control, and as a motor, a brushless motor that is excellent in durability and maintainability, and has less noise and noise is generally used.
  • a column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle 1 is a reduction gear 3 in the reduction unit, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5,
  • the tie rods 6a and 6b are connected to the steered wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ , and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3.
  • the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assistance) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value.
  • the current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
  • the steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be acquired from a rotational position sensor such as a resolver connected to the motor 20.
  • the control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vel can also be received from the CAN 40.
  • the control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.
  • FIG. 1 An example of a power transmission mechanism of the motor 20 of the electric power steering apparatus and an example of connection between the motor 20 and the control unit (ECU) 30 are as shown in FIG.
  • the output shaft 21 of the motor 20 extends to the outside of the motor housing 22, and the motor housing 22 that forms a motor yoke is a substantially bottomed cylinder that houses a motor body having a rotor and the like.
  • the case main body 23 and a motor attachment portion 24 attached to the opening side of the case main body 23 are configured.
  • the motor mounting portion 24 is formed in a plate shape as a whole, and the output shaft 21 is inserted through the outside of the motor mounting portion 24 through a through hole in the center thereof.
  • the motor mounting portion 24 may be formed in a flange shape.
  • the power transmission mechanism 50 connected to the motor 20 includes a worm reduction mechanism including a worm 51 and a worm wheel 52, and includes a connecting portion 53 that connects the worm reduction mechanism and the output shaft 21.
  • the worm 51 is formed at an intermediate portion of a worm shaft 51 ⁇ / b> A coaxial with the output shaft 21 and meshes with the worm wheel 52.
  • An upper (handle) side output shaft 2 ⁇ / b> A of the column shaft 2 that rotates integrally with the worm wheel 52 is connected to the shaft center of the worm wheel 52.
  • the rotation of the motor 20, that is, the rotation of the output shaft 21, is decelerated by the worm deceleration mechanism and transmitted to the upper output shaft 2A.
  • the internal space of the motor mounting portion 54 on the speed reduction mechanism side is formed in a trumpet shape so as to expand toward the motor 20 side (opening side), and the motor mounting portion 54 is formed on the motor mounting portion 24 on the motor 20 side. By bolting, the opening of the motor mounting portion 54 is closed.
  • the motor mounting portion 24 is formed in a flange shape
  • the motor mounting portion 54 is also formed in a flange shape correspondingly.
  • the motor 20 and the control unit (ECU) 30 or the ECU board are separated from each other and wired by a lead wire 31, and the motor 20 is driven and controlled by the control unit (ECU) 30 via the lead wire 31.
  • a conductive part called a wiring board or bus bar is arranged in the vicinity of the motor coil, and the motor coil and the external power source are electrically connected via the part. It has been known.
  • Patent Document 1 JP 2013-90376 A
  • the control base is disposed on the anti-load side of the motor, and the bus bar inevitably has a shape that opens a hole in the motor case and protrudes to the anti-load side.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a plurality of openings arranged in the circumferential direction in the circumferential direction, at equal intervals and in a similar shape on the bottom surface of the case. It is an object of the present invention to provide a motor having a structure in which a bus bar (bus bar terminal) protrudes and a control board and a bus bar are directly connected by a simple method and can be wired, and an electric power steering device and a vehicle equipped with the motor.
  • a bus bar bus bar terminal
  • the present invention relates to a motor in which the outer periphery is covered with a case and wiring is performed on the anti-load side, and the object of the present invention is to project the bus bar terminal along the circumferential direction of the bottom surface of the anti-load side case.
  • a plurality of openings are provided, and openings having substantially the same shape as the openings are added as desired, and the structure is provided with a predetermined interval and a similar shape.
  • the object of the present invention is that the predetermined interval is equal, or that the bus bar is connected to two motor windings, or that the bus bar arrangement of the two motor windings is substantially opposite.
  • the resolver stator is fastened by being disposed at an angular position, or by having the bus bar arrangement of the two motor windings adjacent to each other, or at least two openings from which the bus bar does not protrude.
  • an insulating cup or insulating film covering the case is provided, or a tap ( Or a burring tap), and a resolver stator case is fastened to the tap with a screw.
  • An electric power steering apparatus that applies driving force to the vehicle steering system and a vehicle equipped with the electric power steering apparatus are achieved by a current command value that is driven and controlled by the brushless motor and is calculated based on at least the steering torque.
  • a plurality of openings are provided along the circumferential direction on the bottom surface of the case on the anti-load side, and the bus bar terminal (bus bar) protrudes from the opening. Connection with a substrate or the like is easy, and useless wiring can be omitted.
  • the opening from which the bus bar does not protrude can be used for mounting and fixing a rotational position sensor such as a resolver, and the motor and the rotational position sensor can be integrated with a simple structure.
  • the motor according to the present invention is a motor that takes into consideration a wiring process and an assembly process in which the outer periphery of the motor is covered with a steel plate case, and the wiring is performed by pulling the bus bar to the non-load side (opposite side of the output shaft).
  • a plurality of holes having similar shapes are formed on the bottom surface of the case at equal intervals in the entire circumference. Has the effect of suppressing the distortion that affects the coaxiality of the bearing house.
  • a plurality of holes can be used for a hole through which a screw for fixing a resolver stator is passed, in addition to a bus bar drawer which is increased by two-system winding. Since it is necessary to maintain insulation between the winding terminal and the bus bar connecting portion or between the bus bar and the case, a cup-shaped insulating resin is installed between the yoke and the yoke so as to cover the bus bar. Alternatively, an insulating film can be wrapped around the bus bar. Further, when an insulating cup is used, the insulating cup can be tapped to provide a screw hole for fixing the resolver stator.
  • a plurality of openings having a similar shape are provided along the circumferential direction of the bottom surface of the case on the side opposite to the load, and the motor bus bar protrudes from the opening and is connected to the ECU side bus bar terminal.
  • the wiring is structured.
  • an insulating cup or insulating film is provided to insulate the case from the bus bar.
  • a tap can be provided on the bottom of the case to provide a fixing mechanism for a rotational position sensor such as a resolver. is there.
  • the motor structure of the present invention is a structure that is formed by a single motor, and the case covers the bottom surface of the motor, and the wiring is drawn out to the non-load side through the bus bar. Openings from which the bus bars protrude are provided with similar shapes around the circumference and at equal intervals, and wiring can be shortened when the control board is disposed on the non-load side.
  • the holes in the opening are opened at an equal distribution of 90 degrees (opening shape, equal interval, similar shape).
  • the plurality of openings are used not only for the bus bar lead-out increased by the two-system winding, but also for a hole for passing a screw for fixing the resolver stator or a screw fastening hole.
  • an insulating cup made of an insulating resin is provided between the case so as to cover the bus bar, or an insulating film is wound or layered so as to cover the bus bar.
  • a tap is engraved on the surface of the insulating cup, a screw hole for fixing the resolver stator is provided, and the resolver stator can be directly fixed to the insulating cup with screws. .
  • FIG. 3 is a plan view of the case bottom 110 of the motor 100 according to the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of the motor 100 according to the present invention.
  • the bottom surface 110 of the case opposite to the load is provided with eight elongated openings 111 to 118 at equal intervals along the circumferential direction by press drilling or the like.
  • the bus bars U1in, V1in, W1in of one system of motor winding are projected and pulled out, and the bus bars U2in, V2in, W2in of the other system of motor winding are projected and pulled out from the openings 115, 116, 117.
  • Bus bars U1in, V1in, W1in are bus bars of the first coil of the dual winding motor, and bus bars U2in, V2in, W2in are bus bars of the second coil of the dual winding motor.
  • the bus bars U1in to W1in and U2in to W2in are not in contact with the openings 111 to 113 and 115 to 117 of the yoke 110, respectively.
  • a concave portion 120 recessed in a columnar shape is provided, and the case forming the concave portion 120 forms the case bottom surface 110.
  • the two bus bars U1in to W1in and U2in to W2in protruding from the openings 111 to 113 and 115 to 117 are connected to the ECU side bus bar terminal for wiring.
  • the openings 111 to 118 have the same shape, but may have similar shapes.
  • each end of each of the openings 111 to 118 is rounded, but may not be rounded, and may be a rectangular or long shape that protrudes without contact with the bus bar. .
  • the motor 100 When the motor 100 is a brushless motor, it is necessary to detect the rotational position, so it is necessary to couple a resolver or the like to the motor shaft, and the resolver stator 150 is inserted into the recess 120 as shown in FIGS. At the same time, the resolver stator 150 is fastened and fixed to the motor 100 with a screw 151. At that time, vacant openings 114 and 118 are used as mounting screw holes. In FIG. 6, the rotor shaft 101 protrudes from the recess 120 and the bearing 102 is disposed.
  • the stator coil is divided into two systems (phases U1 to W1 and U2 to W2), so that even if one system fails, the remaining one system can rotate the rotor.
  • the motor winding is as shown in FIG. That is, the six first coils include two first U-phase coils 137Ua and 137Ub excited by a first U-phase current, two first V-phase coils 137Va and 137Vb excited by a first V-phase current, It includes two first W-phase coils 137Wa and 137Wb excited by a 1W-phase current.
  • the first U-phase coil 137Ub is connected in series to the first U-phase coil 137Ua
  • the first V-phase coil 137Vb is connected in series to the first V-phase coil 137Va
  • the first W-phase coil 137Wb is connected to the first W-phase coil 137Wa. In contrast, they are connected in series.
  • the winding directions of the first coil with respect to the teeth are all the same, and the wirings Lu1, Lv1, and Lw1 are joined by Y connection (star connection) via bus bars U1in, V1in, and W1in.
  • the six second coils include two second U-phase coils 138Ua and 138Ub excited by a second U-phase current, two second V-phase coils 138Va and 138Vb excited by a second V-phase current, It includes two second W-phase coils 138Wa and 138Wb excited by a 2W-phase current.
  • Second U-phase coil 138Ub is connected in series to second U-phase coil 138Ua
  • second V-phase coil 138Vb is connected in series to second V-phase coil 138Va
  • second W-phase coil 138Wb is second W-phase coil 138Wa.
  • the winding directions of the second coil with respect to the teeth are all the same and the same as the winding direction of the first coil, and the wirings Lu2, Lv2, and Lw2 are joined by Y connection (star connection) via the bus bars U2in, V2in, and W2in. Has been.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing the bus bar structure 140 in which the bus bars U1in, V1in, W1in and U2in, V2in, W2in are suspended, and the motor stator 145.
  • FIG. 9 is an explanatory view for explaining an assembled state of the bus bar structure 140 and the motor stator 145.
  • bus bars U1in, V1in, W1in and U2in, V2in, W2in for each of the three-phase inputs protrude upward from one surface in the axial direction of the plate-like insulating member 141.
  • the bus bar structure 140 is disposed on one end side of the motor stator 145 and faces the axial end portion 148 inside the outer peripheral portion 147 of the insulator 146.
  • a plurality of convex portions 148A are provided in the circumferential direction at the axial end portion 148, and a plurality of notch portions 148B that are notches sandwiched between adjacent convex portions 148A are provided.
  • the bus bar structure 140 has the convex portion 141A fitted into the notch portion 148B, and is positioned and fixed as shown in FIG.
  • the bus bars U1in, V1in, W1in and U2in, V2in, W2in of the two windings as described above do not come into contact with the openings 111 to 113 and 115 to 117 provided on the case bottom 110 as shown in FIG. And projecting upward. Therefore, the sizes of the openings 111 to 113 and 115 to 117 need to have a margin more than the sizes of the bus bars U1in, V1in, W1in, U2in, V2in, and W2in.
  • the insulating film 160 is wound or layered as shown in FIG.
  • an insulating cup 170 made of a cup-shaped insulating resin is installed as shown in FIG.
  • the insulating film 160 is also wound around the bus bar lead-out part, and in the case of the insulating cup 170, the insulating part is covered with the bus bar protruding part so as to be insulated from the case opening.
  • a tap may be formed on the surface of the insulating cup 170 to form a screw hole for fixing the resolver stator.

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Abstract

【課題】ケース底面に円周方向に配置された複数の開口部を設け、開口部からバスバーターミナルを突出させ、制御基板とバスバーとを簡易な手法で直接接続して配線可能な構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供する。 【解決手段】外周をケースで包括され、反負荷側に配線を行うモータであり、反負荷側のケース底面の円周方向に沿って、バスバーターミナルを突出させるための複数個の開口部が設けられ、開口部と略同形状の開口部が所望に応じて加えられ、所定間隔、相似形状で設けられた構造となっている。

Description

モータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両
　本発明は、モータの反負荷側のケース底面に、開口部が全周に等間隔、相似形状で設けられ、開口部がバスバーの引き出し穴となっている構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータ（例えばブラシレスモータ）によるアシスト力を付与するものであり、ブリッジ回路で成るインバータによって駆動制御される。
　駆動部にモータを搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力でアシストトルクを付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシストトルクを付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っており、モータとしては耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に使用されている。
　電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速部内の減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
　なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。
　コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
　電動パワーステアリング装置のモータ２０の動力伝達機構例、及びモータ２０及びコントロールユニット（ＥＣＵ）３０の接続例は図２に示すようになっている。
　図２に示すように、モータ２０の出力軸２１はモータハウジング２２の外側に延在しており、モータヨークを形成するモータハウジング２２は、ロータ等を備えたモータ本体を収容する有底略円筒状のケース本体２３と、ケース本体２３の開口側に取付けられたモータ取付け部２４とで構成されている。モータ取付け部２４は全体として板状に形成され、その中央部の貫通孔を介して出力軸２１をモータ取付け部２４の外側に挿通させている。なお、モータ取付け部２４をフランジ状に形成してもよい。
　モータ２０に連結された動力伝達機構５０は、ウォーム５１及びウォームホイール５２から成るウォーム減速機構を有し、ウォーム減速機構と出力軸２１とを連結する連結部５３を備えている。ウォーム５１は、出力軸２１と同軸のウォームシャフト５１Ａの中間部に形成され、ウォームホイール５２に噛合している。ウォームホイール５２の軸心には、ウォームホイール５２と一体回転するコラム軸２のアッパー（ハンドル）側出力軸２Ａが連結されている。ウォーム減速機構によって、モータ２０の回転、即ち出力軸２１の回転が減速されてアッパー側出力軸２Ａに伝達される。
　減速機構側のモータ取付け部５４の内部空間は、モータ２０側（開口側）に向かって拡開するようにラッパ形状に形成されており、モータ取付け部５４がモータ２０側のモータ取付け部２４にボルト止めされることで、モータ取付け部５４の開口が閉塞される。モータ取付け部５４にモータ２０を取付けた図２に示す状態では、モータ取付け部５４の内部空間の軸心に連結部５３及び出力軸２１が位置するようになっている。なお、モータ取付け部２４をフランジ状に形成した場合には、これに対応して、モータ取付け部５４もフランジ状に形成する。
　また、モータ２０とコントロールユニット（ＥＣＵ）３０若しくはＥＣＵ基板とは離間してリード線３１で配線されており、モータ２０はコントロールユニット（ＥＣＵ）３０によってリード線３１を介して駆動制御される。
　このような電動パワーステアリング装置において、モータのコイルの近傍に、配線基板又はバスバーと称される導電性の部品を配置し、当該部品を介してモータコイルと外部電源とを電気的に接続する構造が知られている。
　先行技術の特許として、特開2013-90376号公報(特許文献１)に示されているものがある。その構成は、モータの反負荷側に制御基盤を配置しており、バスバーは必然的にモータケースに穴を開け、反負荷側に突き出す形状を取っている。 　　 
特開２０１３－９０３７６号公報
　しかしながら、特許文献１のモータでは、バスバーの貫通穴に対して、特段記載がない。ケース底からターミナルを引き出す場合、穴一方向だけに偏らせると、プレス加工時に均等に力が加わらないため、ケース鋼板に歪みが生じる。この歪みが、ベアリングハウス同軸度、傾き等の精度に影響する。ＥＰＳモータにおいて、モータのベアリングハウス同軸度、ひいてはシャフト同軸度の悪化はガタつきを生み、応力や音などの性能に大きく寄与する。
　本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ケース底面に円周方向に全周、等間隔、相似形状で配置された複数の開口部を設け、開口部からバスバー（バスバーターミナル）を突出させ、制御基板とバスバーとを簡易な手法で直接接続して配線可能な構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することにある。
　本発明は、外周をケースで包括され、反負荷側に配線を行うモータに関し、本発明の上記目的は、前記反負荷側のケース底面の円周方向に沿って、バスバーターミナルを突出させるための複数個の開口部が設けられ、前記開口部と略同形状の開口部が所望に応じて加えられ、所定間隔、相似形状で設けられた構造となっていることにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記所定間隔が等間隔であることにより、或いは前記バスバーが２系統のモータ巻線に接続されていることにより、或いは前記２系統のモータ巻線のバスバー配置が略対角位置に配置されていることにより、或いは前記２系統のモータ巻線のバスバー配置が隣接配置されていることにより、或いは前記バスバーが突出していない少なくとも２以上の開口部を、レゾルバステータを締結するネジ穴として利用できるようになっていることにより、或いは前記ケースと前記バスバーとの絶縁を図るため、前記ケースを覆う絶縁カップ若しくは絶縁フィルムが設けられていることにより、或いは前記ケース底面にタップ（又はバーリングタップ）が形成され、前記タップにレゾルバステータのケースをネジで締結するようになっていることにより、より効果的に達成される。
　上記ブラシレスモータで駆動制御され、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置及びそれを搭載した車両が達成される。
　本発明のモータによれば、反負荷側のケース底面に円周方向に沿って複数の開口部が設けられ、開口部からバスバーターミナル（バスバー）が突出した構造となっているので、バスバーと制御基板等との接続が容易であり、無駄な配線を省くことができる。
　また、バスバーを突出させていない開口部は、レゾルバ等の回転位置センサの取付固定にも利用でき、モータと回転位置センサとの一体化を簡易な構造で実現できる。
　上記構造のモータを電動パワーステアリング装置に適用することにより、位置決め精度が高く、安価で信頼性の高い電動パワーステアリング装置を達成でき、かかる電動パワーステアリング装置を車両に搭載することにより、車両の一層の安定化、コストダウンを図ることがきる。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のモータと減速部の連結機構例及びコントロールユニット（ＥＣＵ）との接続例を示す図である。 反負荷側のケース底面の一例を示す平面図である。 本発明に係るモータの構造例を示す斜視図である。 本発明に係るモータの構造例（レゾルバステータ装着）を示す斜視図である。 本発明に係るモータの組立展開図であり、レゾルバステータ装着の様子を示している。 モータの２系統巻線の線図である。 バスバー構造体とモータステータを模式的に示す分解斜視図である。 バスバー構造体とモータステータの組立状態を説明する外観構造図である。 絶縁フィルムでヨークを覆ったモータの構造例を示す斜視図である。 絶縁カップでヨークを覆ったモータの構造例を示す斜視図である。
　本発明に係るモータは、モータの外周を鋼板ケースで包括され、反負荷側（出力軸の反対側）にバスバーを引き出して配線を行う構造の配線工程と組立工程を考慮したモータである。
　本発明は反負荷側に制御基盤を置く場合、ケースに穴を開けてバスバーを貫通させる場合に、ケース底面に、全周方向に等間隔で、相似形状の穴を複数開けることで、加工時のベアリングハウス同軸度に影響する歪みを抑える効果を持つ。複数の穴は、２系統巻き線で増加するバスバー引出しのほか、レゾルバステータ固定のためのネジを通す穴に使用することができる。巻線端末とバスバー接続部やバスバーとケース間の絶縁を保つ必要があるため、バスバーを覆うようにカップ状の絶縁樹脂を、ヨークとの間に設置する。または、バスバーを覆うように、絶縁フィルムを巻き付けける。更に、絶縁カップを使用する場合は、絶縁カップにタップをきり、レゾルバステータ固定のためのネジ穴を設けることもできる。
　或いは、ケースにタップをきり、レゾルバステータとケースとを直接締結する。ケースの鋼板が薄い等、ネジのかかり代が取れない場合、締結力に不安がある場合は、バーリングタップにする等の対策をとることで、同様の効果が得られる。
　本発明のモータでは、反負荷側のケース底面の円周方向に沿って全周、等間隔、相似形状の開口部を複数個設け、開口部からモータバスバーを突出させ、ＥＣＵ側バスバーターミナルと接続して配線を行う構造になっている。開口部を鋼板ケースに対向して対称的に配置することで、プレス穴あけ加工時の歪みを最小限とし、モータ軸との同軸度を保つと同時に、配線レイアウトの自由度を持っている。モータの冗長性を高めるために２系統のモータ巻線にすると、バスバーが３相６線に増加するが、開口部を等間隔に相似形状で設けることにより、順次対応が可能となる。また、バスバーの突出に未使用の開口部は、レゾルバステータのネジ締結に使用することも可能である。
　更に、ケースとバスバーとの絶縁を図るために絶縁カップ又は絶縁フィルムを設け、絶縁カップの場合は、ケース底面にタップを設けることで、レゾルバ等の回転位置センサの固定機構とすることが可能である。
　本発明のモータ構造は、あくまでモータ単体で成立する構造であり、ケースがモータ底面を覆っており、且つ配線をバスバーを介して反負荷側に引き出すため、ケース底面の円周方向に沿って全周、等間隔に相似形状で、バスバーが突出する開口部が設けれており、反負荷側に制御基板を配置する場合は配線が短く済む。また、プレス穴あけ加工時のモータ軸との同軸度精度維持のため、90度等配(開口形状、等間隔、相似形状)で開口部の穴を開ける。複数個の開口部は、２系統巻線で増加するバスバー引出しのほか、レゾルバステータ固定のためのネジを通す穴、或いはネジ締結の穴にも使用する。
　本発明のモータ構造では、巻線端末とバスバー接続部他、バスバーとケース間の絶縁を保つ必要がある。そのため、バスバーを覆うように絶縁樹脂で成る絶縁カップをケースとの間に設置するか、或いはバスバーを覆うように絶縁フィルムを巻付け若しくは層設する。これにより、ケースとバスバー、更にはモータ巻線との絶縁が可能となり、モータの反負荷側に確実に配線を引出すことができる。また、絶縁カップを使用する場合は、絶縁カップの面上にタップを刻設し、レゾルバステータ固定のためのネジ穴を設け、絶縁カップに直接レゾルバステータをネジで締結して固定することができる。
　以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態では、３相２系統巻線のバスバーに適用する開口部の例を挙げて説明するが、他の形式のモータにも同様に適用可能である。開口部の個数、形状、配置等は適宜変更可能である。
　図３は本発明に係るモータ１００のケース底面１１０の平面図であり、図４は本発明に係るモータ１００の斜視図である。反負荷側のケース底面１１０には、円周方向に沿って等間隔に８個の長形状の開口部１１１～１１８が、プレス穴あけ加工等によって設けられており、開口部１１１、１１２、１１３から１系統のモータ巻線のバスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎを突出させて引き出し、開口部１１５、１１６、１１７から他の１系統のモータ巻線のバスバーＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎを突出させて引き出している。バスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎは２系統巻線モータの第１コイルのバスバーであり、バスバーＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎは２系統巻線モータの第２コイルのバスバーである。バスバーＵ１ｉｎ～Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ～Ｗ２ｉｎは、いずれもヨーク１１０の開口部１１１～１１３及び１１５～１１７とは接触しないようになっている。
　中央部には、円柱状に窪んだ凹部１２０が設けられており、凹部１２０を形成するケースがケース底面１１０を形成している。開口部１１１～１１３及び１１５～１１７から突出している２系統のバスバーＵ１ｉｎ～Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ～Ｗ２ｉｎをＥＣＵ側バスバーターミナルと接続して配線を行う。
　図３及び図４では、開口部１１１～１１８は同一形状になっているが、相似形状であっても良い。また、図では、開口部１１１～１１８の各両端部は丸みを持っているが、丸みはなくても良く、矩形状若しくは長形状の形状で、バスバーが接触しないで突出する形状であれば良い。
　モータ１００がブラシレスモータである場合には回転位置を検出する必要があるため、レゾルバ等をモータ軸に結合する必要があり、図５及び図６に示すように凹部１２０にレゾルバステータ１５０を挿入すると共に、ネジ１５１でレゾルバステータ１５０をモータ１００に締結して固定する。その際、取付用ネジ穴として、空いている開口部１１４及び１１８を使用する。なお、図６において、凹部１２０にはロータ軸１０１が突出していると共に、その軸受１０２が配設されている。
　次に、２系統の巻線を有するモータについて説明する。
　２系統の巻線を有するモータは、ステータのコイルが２系統（Ｕ１～Ｗ１相とＵ２～Ｗ２相）に分けられ、１系統が失陥しても残りの１系統でロータを回転させるためのモータであり、モータ巻線は図７に示すようになっている。即ち、６つの第１コイルは、第１Ｕ相の電流により励磁される２つの第１Ｕ相コイル１３７Ｕａ、１３７Ｕｂと、第１Ｖ相の電流により励磁される２つの第１Ｖ相コイル１３７Ｖａ、１３７Ｖｂと、第１Ｗ相の電流により励磁される２つの第１Ｗ相コイル１３７Ｗａ、１３７Ｗｂとを含む。第１Ｕ相コイル１３７Ｕｂは第１Ｕ相コイル１３７Ｕａに対して直列に接続され、第１Ｖ相コイル１３７Ｖｂは第１Ｖ相コイル１３７Ｖａに対して直列に接続され、第１Ｗ相コイル１３７Ｗｂは第１Ｗ相コイル１３７Ｗａに対して直列に接続されている。第１コイルのティースに対する巻き方向は全て同じ方向であり、配線Ｌｕ１、Ｌｖ１、Ｌｗ１はバスバーＵ１ｉｎ，Ｖ１ｉｎ，Ｗ１ｉｎを介してＹ結線（スター結線）で接合されている。
　また、６つの第２コイルは、第２Ｕ相の電流により励磁される２つの第２Ｕ相コイル１３８Ｕａ、１３８Ｕｂと、第２Ｖ相の電流により励磁される２つの第２Ｖ相コイル１３８Ｖａ、１３８Ｖｂと、第２Ｗ相の電流により励磁される２つの第２Ｗ相コイル１３８Ｗａ、１３８Ｗｂとを含む。第２Ｕ相コイル１３８Ｕｂは、第２Ｕ相コイル１３８Ｕａに対して直列に接続され、第２Ｖ相コイル１３８Ｖｂは第２Ｖ相コイル１３８Ｖａに対して直列に接続され、第２Ｗ相コイル１３８Ｗｂは第２Ｗ相コイル１３８Ｗａに対して直列に接続されている。第２コイルのティースに対する巻き方向は全て同じ方向であり、第１コイルの巻き方向と同じであり、配線Ｌｕ２、Ｌｖ２、Ｌｗ２はバスバーＵ２ｉｎ，Ｖ２ｉｎ，Ｗ２ｉｎを介してＹ結線（スター結線）で接合されている。
　図８は、バスバーＵ１ｉｎ，Ｖ１ｉｎ，Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ，Ｖ２ｉｎ，Ｗ２ｉｎが垂設されたバスバー構造体１４０と、モータステータ１４５とを模式的に示す分解斜視図である。図９は、バスバー構造体１４０とモータステータ１４５との組立状態を説明する説明図である。図８に示すように、バスバー構造体１４０は、板状の絶縁部材１４１の軸方向の一面から３相入力毎のバスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎが上方に突出している。
　バスバー構造体１４０はモータステータ１４５の一端側に配置され、インシュレータ１４６の外周部１４７の内側にある軸方向端部１４８に対向する。軸方向端部１４８には複数の凸部１４８Ａが周方向に設けられ、隣り合う凸部１４８Ａに挟まれた切欠きであるノッチ部１４８Ｂを複数有している。バスバー構造体１４０は、凸部１４１Ａがノッチ部１４８Ｂに嵌め合わされ、図９のように位置決めされ固定される。
　上述のような２系統の巻線のバスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎが、図４に示すようにケース底面１１０に設けられた開口部１１１～１１３及び１１５～１１７と接触しないようにして、上方に突出する。そのため、開口部１１１～１１３及び１１５～１１７のサイズは、バスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎのサイズよりも余裕を持っていることが必要である。
　本発明では、突出したバスバーＵ１ｉｎ、Ｖ１ｉｎ、Ｗ１ｉｎ及びＵ２ｉｎ、Ｖ２ｉｎ、Ｗ２ｉｎとヨーク１１０とが接触しないように確実に絶縁するため、図１０に示すように絶縁フィルム１６０を巻き付け若しくは層設するか、或いは図１１に示すようにカップ状の絶縁樹脂で成る絶縁カップ１７０を設置する。絶縁フィルム１６０の場合はバスバー引出し部にも絶縁フィルムを巻き付け、また、絶縁カップ１７０の場合はバスバー突き出し部分も覆うような形状で、ケース開口部との絶縁を図る。
　なお、絶縁カップ１７０の場合には、絶縁カップ１７０の面上にタップを刻設し、レゾルバステータ固定のためのネジ穴とすることも可能である。 
１　　　　　　　　　　ハンドル
２　　　　　　　　　　コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０　　　　　　　　　トルクセンサ
１２　　　　　　　　　車速センサ
１４　　　　　　　　　舵角センサ
２０　　　　　　　　　モータ
２１　　　　　　　　　出力軸
３０　　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０　　　　　　　　　ＣＡＮ
１００　　　　　　　　モータ（ブラシレスモータ）
１１０　　　　　　　　ケース底面
１１１～１１８　　　　開口部
１２０　　　　　　　　凹部
１４０　　　　　　　　バスバー構造体
１４５　　　　　　　　モータステータ
１５０　　　　　　　　レゾルバステータ
１６０　　　　　　　　絶縁フィルム
１７０　　　　　　　　絶縁カップ

Claims (10)

  1. 外周をケースで包括され、反負荷側に配線を行うモータであり、
    前記反負荷側のケース底面の円周方向に沿って、バスバーターミナルを突出させるための複数個の開口部が設けられ、前記開口部と略同形状の開口部が所望に応じて加えられ、所定間隔、相似形状で設けられた構造となっているモータ。
  2. 前記所定間隔が等間隔である請求項１に記載のモータ。
  3. 前記バスバーが２系統のモータ巻線に接続されている請求項１又は２に記載のモータ。
  4. 前記２系統のモータ巻線のバスバー配置が略対角位置に配置されている請求項３に記載のモータ。
  5. 前記２系統のモータ巻線のバスバー配置が隣接配置されている請求項３に記載のモータ。
  6. 前記バスバーが突出していない少なくとも２以上の開口部を、レゾルバステータを締結するネジ穴として利用できるようになっている請求項３乃至５のいずれかに記載のモータ。
  7. 前記ケース底面にタップが形成され、前記タップにレゾルバステータのケースをネジで締結するようになっている請求項５に記載のモータ。
  8. 前記ケースと前記バスバーとの絶縁を図るため、前記ケースを覆う絶縁カップ若しくは絶縁フィルムが設けられている請求項１乃至７のいずれかに記載のモータ。
  9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のモータで駆動制御され、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。
  10. 請求項９に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。
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