WO2017026022A1 - ブラシレス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

ブラシレス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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利昌 和田
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection

Definitions

  • the present invention relates to a brushless motor having an integral motor housing made of aluminum, zinc alloy, or magnesium alloy, provided with a motor mounting flange on one end side of the motor yoke and an ECU mounting flange on the other end side, and
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus and a vehicle equipped with the same.
  • 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 equipped with a brushless motor in the drive unit, and the electric power steering device applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the motor,
  • the driving force of the motor controlled by the electric power supplied from the inverter is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear.
  • a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
  • 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 obtained from a rotation 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 is also connected to a non-CAN 41 that exchanges communications other than the CAN 40, analog / digital signals, radio waves, and the like.
  • 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 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.
  • JP 2004-180449 A Patent Document 1 describes a housing that constitutes a brushless motor as aluminum that is lighter than iron. And a brushless motor for an electric power steering apparatus in which substantially the entire outer peripheral surface of the outer core is pressed against the inner peripheral surface of the housing.
  • Patent Document 2 discloses an electric power steering device and a manufacturing method that can reduce labor during motor assembly and prevent damage to the motor during assembly. Yes.
  • the housing is formed of an aluminum alloy, and the output shaft of the motor is provided integrally with the drive gear of the speed reduction mechanism.
  • the speed reducer housing of the subassembly integrally connects the motor housing and holds the output shaft. is doing. The outer periphery of the rotor held by the output shaft is surrounded and protected by the motor housing.
  • Patent Document 2 has a structure of a housing case in which a speed reducing portion is integrated, and there is no mention of compactness including an ECU, connection relation with the ECU, improvement of shaft accuracy, and the like.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a brushless motor including a motor housing that is lightweight and easy to manufacture, and that has a compact motor housing including an ECU.
  • An object is to provide an electric power steering apparatus and a vehicle that are mounted.
  • the present invention relates to a brushless motor, and the above object of the present invention is achieved by providing a motor housing having an integral structure in which a motor mounting flange is provided on one end side of the motor yoke and an ECU mounting flange is provided on the other end side. .
  • the object of the present invention is to provide a linear expansion coefficient compensating ring formed by insert casting on the inner side of the motor housing, or to arrange the motor internal components from one direction with respect to the motor housing. Due to the structure of sequential assembly, or because the motor internal components are in the order of the stator assembly, rotor assembly, motor cover, or the ring has a hole, notch, or groove detent mechanism.
  • the motor cover is made of an aluminum material, a zinc alloy, a magnesium alloy, or a sheet metal material, and the rotor housing is held by mounting the motor cover, or the motor housing is made of an aluminum material or
  • the casting must be made of zinc alloy or magnesium alloy. More is more effectively achieved.
  • 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.
  • the brushless motor of the present invention it is provided with a motor housing made of aluminum, zinc alloy or magnesium alloy which can be easily cast by die casting, and has a motor mounting flange and an ECU mounting flange at the end of the motor housing. Therefore, it is possible to improve the assembling property and the shaft accuracy, and to easily manage the accuracy.
  • 1 is a cross-sectional structure diagram of a brushless motor according to the present invention. It is a partial cross section mechanism figure showing an example of composition which equipped with a motor concerning the present invention. It is the front view and side view which show the state which mounted
  • the present invention integrally molds an ECU mounting flange and a motor mounting flange in a housing made of aluminum, zinc alloy, or magnesium alloy (aluminum die casting), stator assembly (ASSY), rotor assembly (ASSY), motor A brushless motor that achieves weight reduction and downsizing of the motor, is easy to assemble, and has good axial accuracy by sequentially incorporating (press-fitting or shrink fitting) the motor internal parts of the cover from one direction.
  • the motor housing die-cast aluminum or other casting material (zinc alloy or magnesium alloy) is also possible
  • the motor housing structure is integrated with the ECU mounting flange.
  • Such a flange-integrated structure exhibits the effects of reducing the weight and size, improving the assemblability, and improving the shaft accuracy compared to the flange and yoke structure of the conventional motor structure.
  • the motor such as an Fe-based stator assembly
  • a motor housing made of aluminum, zinc alloy or magnesium alloy.
  • the environmental conditions (specifications) of the product will affect the product. Therefore, the linear expansion coefficient is compensated by insert casting a cylindrical ring made of Fe in the motor housing.
  • the ring is provided with a hole, a notch, a groove, and the like to prevent rotation, and also prevents slippage in the axial direction.
  • FIG. 3 shows the structure of the motor housing 110 of the brushless motor 100 of the present invention.
  • the housing main body 113 has a cylindrical shape, and the bottom has a planar structure with an opening through which the motor output shaft projects at the center. Yes, the bottom also serves as the motor front cover (end plate).
  • An ECU mounting flange 111 protrudes outward from the upper end (on the drawing) of the housing body 113, and a motor mounting flange 112 protrudes outward from the lower end (on the drawing). It has been.
  • the motor housing 110 is integrally molded with an ECU mounting flange 111 and a motor mounting flange 112 by casting with aluminum die casting.
  • FIG. 3 there are two ECU mounting flanges 111 having a large and small symmetrical structure, and a symmetrical motor mounting flange 112 so as to intersect the ECU mounting flange 111.
  • the number, shape, position, and the like can be changed as appropriate. It can be provided at any position, angle, and direction (vertical and horizontal) in consideration of motor attachment, ECU attachment, and the like.
  • the flanges 111 and 112 may have a disk shape.
  • the internal parts of the motor are press-fitted or shrink-fitted and assembled from one direction, and the brushless motor 100 is assembled. That is, the stator assembly (ASSY) 120 is first inserted into the motor housing 110 and press-fitted or shrink-fitted, and then the rotor assembly (ASSY) 130 is inserted into the stator assembly 120 fixed to the motor housing 110 to press-fit or shrink. Finally, a motor cover 140 made of an aluminum material or a sheet metal material is attached and fixed to the stator assembly 120 with screws 141 or the like. The stator assembly 120 and the motor cover 140 are provided with bearings (121, 142), respectively, and hold the shafts (131, 132) of the rotor assembly 130 to rotate.
  • the brushless motor 100 having a cross-sectional structure shown in FIG. 5 is obtained.
  • a motor output shaft 131 protrudes from an opening in the bottom surface (front cover) of the motor housing 110. Further, the shafts 131 and 132 of the rotor assembly 130 are held by bearings 142 and 121, respectively, and are rotatable.
  • the brushless motor 100 is attached to a reduction gear (gear box) via a motor mounting flange 112 in the form shown in FIG. 6, and the ECU 200 is connected to the brushless motor 100 via the ECU mounting flange 111. Mounted on. The attachment by the flanges 111 and 112 may be performed with bolts, nuts, and screws.
  • FIG. 7 is a front view and a side view showing how the ECU 200 is attached to the brushless motor 100.
  • the ECU 200 is connected to the ECU mounting flange 111 via terminal blocks 201 and 202 provided on the bottom side of the ECU 200 (on the drawing). In addition, electrical connections are made together.
  • the connection between the terminal blocks 201 and 202 and the ECU mounting flange 111 may be performed by bolts, nuts, screws, insertion-type fixing members, or the like.
  • the motor housing 110 of the present invention is made of aluminum and the stator assembly 120 is mainly made of an Fe-based material, the linear expansion coefficients of the two differ.
  • the motor housing 110 and the stator assembly 120 are affected by the linear expansion coefficient due to the temperature change, resulting in an error in dimension setting when the motor parts are assembled. After the assembly, there is a gap between the motor housing 110 and the stator assembly. Undesirable relative rotational misalignment occurs with the assembly 120.
  • a cylindrical ring 115 made of an Fe-based material and having the same linear expansion coefficient as that of the stator assembly 120 is provided by insert casting inside the motor housing 110.
  • the ring 115 is integrally formed with the motor housing 110, and the stator assembly 120 is press-fitted or shrink-fitted into the motor housing 110, whereby the ring 115 is interposed between the stator assembly 120 and the motor housing 110.
  • FIG. 9 shows another shape of the ring
  • the ring 115A in FIG. 9A is an example in which several rectangular notches 116 are provided at the lower end of the ring.
  • the motor housing 110 is prevented from rotating.
  • FIG. 9B is an example in which several round holes 117 are provided on the wall surface of the ring 115B, and in addition to detents, it also prevents axial removal.
  • FIG. 9C shows an example in which a groove 118 perpendicular to the wall surface of the ring 115C is provided. If the groove 118 is provided in an inclined manner, it can be prevented from coming off in addition to rotation prevention.

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Abstract

【課題】軽量で製造も容易であり、ＥＣＵの取付も含めてコンパクト化を図ったモータハウジングを備えたブラシレス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】モータヨークの一端側にモータ取付けフランジが設けられ、他端側にＥＣＵ取付けフランジが設けられた一体構造のモータハウジングを備えたブラシレスモータである。

Description

ブラシレス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、アルミニウム製若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金製で、モータヨークの一端側にモータ取付けフランジが設けられ、他端側にＥＣＵ取付けフランジが設けられた一体構造のモータハウジングを備えたブラシレス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。
　駆動部にブラシレス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操舵補助力（アシスト力）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操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力の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も接続されている。
　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。
　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も、モータを含む全体の軽量化とコンパクト化が要請されていると共に、ハウジングに外力が加えられた場合でも円滑な回転を維持でき、更にはモータの組立性や軸精度の向上が強く望まれている。
　モータのヨークとして板金加工（鋼板での絞りヨーク構造）にフランジ溶接構造があり、例えば特開２００４－１８０４４９号公報（特許文献１）には、ブラシレスモータを構成するハウジングを、鉄材より軽量なアルミニウムによって形成し、アウタコアの外周面のほぼ全体がハウジングの内周面に圧接された電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータが開示されている。
特開２００４－１８０４４９号公報 特開２００５－１６８０９９号公報
　しかしながら、特許文献１のブラシレスモータでは軽量化と外力に対する安定化は達成できるが、全体のコンパクト化、組立性や軸精度の向上については全く解決されていない。
　一方、モータ組立時の労力を低減することができ、且つ組立時にモータに損傷が生じないようにした電動パワーステアリング装置及び製造方法が特開２００５－１６８０９９号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献２ではハウジングをアルミニウム合金で形成し、モータの出力軸を減速機構の駆動歯車と一体に設けており、サブ組立体の減速機ハウジングはモータハウジングを一体に結合すると共に、出力軸を保持している。出力軸に保持されたロータの外周は、モータハウジングに取り囲まれて保護されている。
　しかしながら、特許文献２は、減速部を一体としたハウジングケースの構造であり、ＥＣＵを含めたコンパクト化やＥＣＵとの接続関係、軸精度の向上等についての言及はない。
　上述したように従来技術では、モータの取付け及びＥＣＵ等の付属部品と結合する場合の部品点数が多くなり、モータ軸の精度が各部品の精度の積み重ねとなり、精度を保証するためにはコストアップに繋がる要因もあった。
　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、軽量で製造も容易であり、ＥＣＵの取付も含めてコンパクト化を図ったモータハウジングを備えたブラシレス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。
　本発明はブラシレスモータに関し、本発明の上記目的は、モータヨークの一端側にモータ取付けフランジが設けられ、他端側にＥＣＵ取付けフランジが設けられた一体構造のモータハウジングを備えることにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記モータハウジングの内側に、インサート鋳造で形成された線膨張率補償用のリングが設けられていることにより、或いは前記モータハウジングに対して、一方向よりモータ内部部品を順次組み込んだ構造となっていることにより、或いは前記モータ内部部品がステータアセンブリ、ロータアセンブリ、モータカバーの順であることにより、或いは前記リングが孔、若しくは切欠き、若しくは溝の回り止め機構を有していることにより、或いは前記モータカバーがアルミ材料若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金又は板金材料であり、前記モータカバーの装着によりロータ軸受を保持した構造であることにより、或いは前記モータハウジングがアルミ材料若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金の鋳造成型であることにより、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。
　本発明のブラシレスモータによれば、ダイカストで鋳造容易なアルミニウム製若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金のモータハウジングを備え、モータハウジングの端部にモータ取付けフランジ及びＥＣＵ取付けフランジを有しているので、軽量コンパクト化を図り、組立性の向上、軸精度の向上を図ることができると共に、精度管理を容易に行うことができる。
　上記ブラシレス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、軽量でコンパクト、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、車両の軽量化を図ることがきる。
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。 本発明に係るモータハウジングの構造例を示す斜視図である。 本発明に係るブラシレスモータの組立展開図である。 本発明に係るブラシレスモータの断面構造図である。 本発明に係るモータを装着した構成例を示す一部断面機構図である。 本発明に係るブラシレスモータにＥＣＵを装着した状態を示す正面図及び側面図である。 本発明に係るモータハウジングの他の構造例を示す斜視図である。 インサート鋳造するリングの他の構造例を示す斜視図である。
　本発明は、アルミニウム製若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金製のハウジングに、ＥＣＵ取付けフランジ及びモータ取付けフランジを一体化して成型し（アルミダイカストの鋳造）、ステータアセンブリ（ＡＳＳＹ）、ロータアセンブリ（ＡＳＳＹ）、モータカバーのモータ内部部品を一方向から順次組み込んで（圧入又は焼き嵌め）作製することにより、モータの軽量化及びコンパクト化を達成し、しかも組立性が良く軸精度も良いブラシレスモータを提供する。モータハウジングをアルミダイカスト化（又は他の鋳造材料（亜鉛合金やマグネシウム合金）でも可）することにより、減速部（ギアボックス）の動力伝達機構側の端部にモータ取付けフランジを、他端側にＥＣＵ取付けフランジを一体にしたモータハウジング構造としている。かかるフランジ一体型の構造は、従来のモータ構造のフランジとヨーク構造に対して軽量コンパクト化、組立性の向上、軸精度向上の効果を発揮する。
　また、Fe系で成るステータアセンブリ等のモータ内部部品をアルミニウム製若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金製のモータハウジングに圧入又は焼き嵌めするが、材料の線膨張率の差異に基づいて、モータ部品組込み時及び組立後に製品の環境条件（仕様）で影響が発生する。そのため、モータハウジングの内側にFe系で成る円筒状のリングをインサート鋳造して線膨張率の補償を行う。また、リングに孔、切欠き、溝等を設けて回り止めを図ると共に、軸方向への抜けをも防止する。
　以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下ではアルミダイカストについて説明するが、亜鉛合金のダイカスト、マグネシウム合金のダイカストでも同様に適用可能である。
　図３は、本発明のブラシレスモータ１００のモータハウジング１１０の構造を示しており、ハウジング本体１１３は円筒状の形状で、底部は、中央部にモータ出力軸が突出する開口を有した平面構造であり、底部はモータ前面カバー（エンドプレート）を兼用している。ハウジング本体１１３の上端部（図面上）にはＥＣＵ取付け用フランジ１１１が外側に突出して設けられており、下端部（図面上）にはモータ取付け用フランジ１１２が外側に突出して、一体的に設けられている。モータハウジング１１０は、ＥＣＵ取付け用フランジ１１１及びモータ取付け用フランジ１１２の一体でアルミダイカストにて鋳造されて成型される。
　なお、図３では大小２個ずつの対称的な構造のＥＣＵ取付け用フランジ１１１と、ＥＣＵ取付け用フランジ１１１と交差するように、かつ対称的なモータ取付け用フランジ１１２とが設けられているが、その数、形状、位置等は適宜変更可能である。モータの取付け、ＥＣＵの取付け等を考慮して、任意の位置、角度、方向（縦横）で設けることができる。また、フランジ１１１及び１１２は円盤状の形状であっても良い。
　このようなモータハウジング１１０に対して、図４に示すように一方向からモータ内部部品を圧入又は焼き嵌めて組込み、ブラシレスモータ１００を組立てる。即ち、先ずステータアセンブリ（ＡＳＳＹ）１２０をモータハウジング１１０に挿入して圧入又は焼き嵌め、次に、モータハウジング１１０に固定されたステータアセンブリ１２０内にロータアセンブリ（ＡＳＳＹ）１３０を挿入して圧入又は焼き嵌め、最後にアルミ材料又は板金材料のモータカバー１４０を装着してネジ１４１等でステータアセンブリ１２０に固定する。なお、ステータアセンブリ１２０及びモータカバー１４０にはそれぞれ軸受（１２１，１４２）が設けられており、ロータアセンブリ１３０の軸（１３１，１３２）を保持して、回転するようになっている。
　このような組立工程により、図５に断面構造を示すブラシレスモータ１００が得られる。モータハウジング１１０の底面（前面カバー）の開口よりモータ出力軸１３１が突出している。また、ロータアセンブリ１３０の軸１３１及び１３２は、それぞれ軸受１４２及び１２１で保持され回転可能となっている。
　本発明に係るブラシレスモータ１００は、図６に示すような形態で、モータ取付け用フランジ１１２を介して減速部（ギアボックス）に取付けられると共に、ＥＣＵ取付け用フランジ１１１を介してＥＣＵ２００がブラシレスモータ１００に取付けられる。フランジ１１１及び１１２による取付は、ボルトやナット、ネジで行っても良い。
　図７は、ブラシレスモータ１００にＥＣＵ２００を取り付ける様子を正面図及び側面図で示しており、ＥＣＵ２００の底面側（図面上）に設けられた端子台２０１、２０２を介してＥＣＵ取付け用フランジ１１１と連結し、電気的な接続も一緒に行うようになっている。端子台２０１、２０２とＥＣＵ取付け用フランジ１１１との連結は、ボルトやナット、ネジ、差し込み式固定部材等で行っても良く、機械的な連結と共に電気的な接続も行う。
　本発明のモータハウジング１１０はアルミニウム製であり、ステータアセンブリ１２０は主にＦｅ系材料で作製されているため、両者の線膨張率が異なる。温度変化によってモータハウジング１１０とステータアセンブリ１２０が線膨張率の影響を受け、モータ部品の組込み時には寸法設定上の誤差となり、組立後は両者の間に隙間ができて離間し、モータハウジング１１０とステータアセンブリ１２０との間に望ましくない相対的な回動ズレが生じる。
　そのため、本発明では図８に示すように、モータハウジング１１０の内側にＦｅ系材料で成り、線膨張率がステータアセンブリ１２０と同一の円筒状リング１１５をインサート鋳造で設ける。リング１１５はモータハウジング１１０と一体成型され、かかるモータハウジング１１０にステータアセンブリ１２０を圧入又は焼き嵌めることにより、ステータアセンブリ１２０とモータハウジング１１０との間にリング１１５が介在されることになる。リング１１５の介在により、モータハウジング１１０とステータアセンブリ１２０が線膨張率の差の影響を排除することができる。
　図９はリングの他の形状を示しており、図９（Ａ）のリング１１５Ａは、リング下端部に矩形状の数個の切欠き１１６を設けた例である。アルミダイカスト鋳造時に、この切欠き１１６にもアルミニウムが入って成型されるため、モータハウジング１１０の回り止めとなる。また、図９（Ｂ）は、リング１１５Ｂの壁面に丸孔１１７を数個設けた例であり、回り止めの他に軸方向の抜け防止にもなる。更に図９（Ｃ）は、リング１１５Ｃの壁面に垂直な溝１１８を設けた例であり、溝１１８を傾斜して設ければ、回り止めの他に抜け防止にもなる。
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　　　　　　　　　回転センサ
３０、２００　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０　　　　　　　　　ＣＡＮ
１００　　　　　　　　ブラシレスモータ
１１０、１１０Ａ　　　モータハウジング
１１１　　　　　　　　ＥＣＵ取付け用フランジ
１１２　　　　　　　　モータ取付け用フランジ
１１５、１１５Ａ～１１５Ｃ　　　リング
１２０　　　　　　　　ステータアセンブリ（ＡＳＳＹ）
１３０　　　　　　　　ロータアセンブリ（ＡＳＳＹ）
１４０　　　　　　　　モータカバー

Claims (9)

  1. モータヨークの一端側にモータ取付けフランジが設けられ、他端側にＥＣＵ取付けフランジが設けられた一体構造のモータハウジングを備えたブラシレスモータ。
  2. 前記モータハウジングの内側に、インサート鋳造で形成された線膨張率補償用のリングが設けられている請求項１に記載のブラシレスモータ。
  3. 前記モータハウジングに対して、一方向よりモータ内部部品を順次組み込んだ構造となっている請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
  4. 前記モータ内部部品がステータアセンブリ、ロータアセンブリ、モータカバーの順である請求項３に記載のブラシレスモータ。
  5. 前記リングが孔、若しくは切欠き、若しくは溝の回り止め機構を有している請求項２に記載のブラシレスモータ。
  6. 前記モータカバーがアルミ材料若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金又は板金材料であり、前記モータカバーの装着によりロータ軸受を保持した構造である請求項４に記載のブラシレスモータ。
  7. 前記モータハウジングがアルミ材料若しくは亜鉛合金、マグネシウム合金の鋳造成型である請求項１乃至６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
  8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の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。
  9. 請求項８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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