WO2017150487A1 - モータ - Google Patents

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WO2017150487A1
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rotor
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magnet
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Inventor
慶介 福永
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日本電産株式会社
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    • HELECTRICITY
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    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
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    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles

Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-187262 discloses an electric actuator that performs a predetermined linear motion on an input shaft by converting the rotation of an electric motor into a linear motion via a ball screw mechanism. JP 2007-187262 A
  • Patent Document 1 since the electric motor itself moves up and down in the axial direction, it is necessary to dispose the bearing, the resolver rotor, and the resolver stator at different positions in the axial direction, and the shafts of the resolver rotor and the resolver stator. It was necessary to secure a long direction length. Therefore, there is a problem that the entire electric motor cannot be thinned.
  • An object of the present invention is to provide a motor with high motor assembly accuracy while making the entire motor thinner.
  • the motor according to the first aspect of the present invention is an electric motor, and includes a shaft centering on a central axis extending in the vertical direction, a rotor magnet that rotates together with the shaft, and an axially upper side of the rotor magnet.
  • a rotor portion having a sensor yoke that rotates together with the shaft, a sensor magnet supported by the sensor yoke, and an input gear having a gear portion that transmits torque generated by the rotor magnet to the outside;
  • An armature located radially outside the rotor magnet; a bearing mechanism that rotatably supports the rotor part with respect to the armature; a housing that covers the armature, the rotor part, and the bearing mechanism;
  • a rotation detection sensor facing the sensor magnet and detecting the rotation of the rotor part, and the bearing mechanism A first bearing disposed on the axially upper side of the rotor magnet; and a second bearing disposed on the axially lower side of the rotor magnet, wherein the housing is axially aligned with a lower end of the shaft.
  • the shaft has an upper surface positioned axially above and radially inward of the gear portion, axially lower than the gear portion, and axially upper than the sensor yoke.
  • the exposed portion is exposed in the region, and the exposed portion and the inner peripheral surface of the sensor magnet face each other in the radial direction.
  • FIG. 1 is a plan view of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating steps for attaching the rotor assembly to the housing according to the method for manufacturing the motor according to the first embodiment.
  • a motor 1 according to an embodiment of the present invention is mounted on, for example, an electric brake booster device 1.
  • the electric brake booster device 8 is used for a braking operation of a vehicle such as an automobile.
  • FIG. 1 is a plan view showing the motor 1
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the motor 1 taken along the line AA in FIG. In FIG. 3, the cross section in the surface containing the central axis J1 of the motor 1 is shown.
  • the motor 1 is a three-phase AC motor driven by a three-phase AC current.
  • the motor 1 is an inner rotor type motor, and includes a stator portion 2, a rotor portion 3, and a bearing mechanism 4 that rotatably supports the rotor portion 3 with respect to the stator portion 2 around a central axis J ⁇ b> 1. And a bus bar unit 5 for connecting the coil 213 of the stator part 2 to an external power source, and a sensor 6 for magnetically detecting the angular position of the rotor core 3 around the central axis J1 with respect to the stator part 2 of the rotor core 32.
  • the bus bar unit 5 and the sensor 6 side will be described as the upper side and the stator unit 2 and the rotor unit 3 side will be the lower side along the central axis J1, but the central axis J1 is not necessarily coincident with the direction of gravity. There is no.
  • the bus bar unit 5 and the sensor 6 are arranged on the upper side of the coil 213 in the direction of the central axis J1.
  • the motor 1 also includes a substantially bottomed cylindrical housing 11 that accommodates the stator portion 2, the rotor portion 3, the bearing mechanism 4, and the bus bar unit 5 therein.
  • the housing 11 includes a housing body 12 having an opening on the upper side in the central axis J1 direction, and a lid portion 13 that is disposed between the armature 21 of the stator portion 2 and the sensor 6 and closes the opening of the housing body 12.
  • the housing body 12 has a substantially bottomed cylindrical shape, and includes a bottom 121 and a cylindrical portion 123 extending from the bottom 121 toward the upper side in the axial direction.
  • the housing body 12 has a second bearing holding portion 122 that holds a second bearing 42 described later at the center of the bottom portion 121.
  • the bottom 121 faces the lower end of the shaft 31 in the axial direction. That is, the bottom 121 has no holes. In other words, the bottom part 121 closes one side of the cylindrical part 123.
  • the lid portion 13 has a substantially plate shape.
  • the lid portion 13 has an outer cylindrical portion 134 that comes into contact with the inner peripheral surface of the housing body 12 on the radially outer side.
  • the lid portion 13 is fixed to the housing body 12 in the outer cylinder portion 134.
  • the lid portion 13 has a recess that is recessed in the axially lower side on the radially inner side than the outer cylindrical portion 134.
  • the lid 13 has a substantially circular cross section that is recessed downward (ie, toward the inside of the housing body 12) about the central axis J1 on the radially inner side of the outer cylinder.
  • the first concave portion 131 and the second concave portion 132 having a substantially circular cross section that is recessed further downward in the center portion of the first concave portion 131 are provided.
  • a detection unit 63 described later is accommodated inside the first recess 131.
  • the lid portion 13 includes a first bearing support portion 133 that is a cylindrical portion extending from the inner end of the second recess portion 132 toward the upper side in the axial direction.
  • the inner peripheral surface of the first bearing support portion 133 is in contact with the outer peripheral surface of the first bearing 41 described later.
  • the lid portion 13 is a bearing holder.
  • the stator unit 2 includes an armature 21 attached to the inner peripheral surface of the housing body 12 by adhesion or press fitting. However, the armature 21 may be attached to the housing body 12 by shrink fitting, caulking, or other means.
  • the armature 21 includes a stator core 211 formed by laminating thin silicon steel plates.
  • the stator core 211 includes an annular core back and a plurality of teeth extending from the core back toward the central axis J1.
  • the armature 21 is also a conductor that is concentratedly wound from above the insulator 212 to the insulator 212 formed of an insulator that covers the surfaces of the plurality of teeth, and the plurality of teeth that are arranged radially about the central axis J1.
  • a plurality of coils 213 formed by winding and a bus bar unit 5 described later.
  • the coil 213 corresponding to the U phase of the drive current, the coil 213 corresponding to the V phase, and the coil 213 corresponding to the W phase include three electrodes (that is, a U phase electrode and a V phase electrode) of the external power supply. And a W-phase electrode).
  • coil 213 corresponding to the U phase is connected in parallel to the U phase electrode of the external power supply (the same applies to the V phase and the W phase).
  • the rotor unit 3 includes a shaft 31 centered on the central axis J1, a rotor core 32 attached around the shaft 31, a rotor magnet 33, and an input gear 34.
  • the rotor core 32 is substantially cylindrical and is formed by laminating thin magnetic steel plates.
  • the rotor magnet 33 is substantially cylindrical and is fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 32 with an adhesive.
  • the rotor magnet 33 is not substantially cylindrical, and for example, a plurality of plate-shaped magnets may be arranged in the circumferential direction. In that case, the outer peripheral shape of the rotor core may be a polygon instead of a circle.
  • the rotor core 32 and the rotor magnet 33 may be fixed by other means such as bonding a resin magnet holder with the rotor core and then pressing the magnet into the magnet holder instead of bonding.
  • a rotor magnet 33 is disposed on the center axis J1 side of the annular armature 21 centered on the center axis J1. That is, the armature 21 is located outside the rotor magnet 33 in the radial direction. Then, a rotational force (torque) centered on the central axis J ⁇ b> 1 is generated between the armature 21 and the rotor magnet 33. That is, the motor 1 is an inner rotor type motor.
  • the input gear 34 is attached around the shaft 31 and has a gear portion 341 on the outer peripheral surface.
  • the input gear 34 is located on the upper side in the axial direction of the first bearing support portion 133 of the lid portion 13.
  • the shaft 31 has a protruding portion 313 that protrudes axially above the input gear 34.
  • the shaft 31 has an upper surface 311 positioned radially inward of the gear portion 341 at the upper end of the protruding portion 313.
  • the shaft 31 has a step portion on the lower side of the input gear 34, and the upper side of the step portion has a diameter smaller than the lower side of the step portion.
  • the shaft 31 has a step portion on the upper side of the input gear 34, and the upper side of the step portion has a diameter smaller than the lower side of the step portion.
  • a plurality of planetary gears 71 are arranged outside the shaft 31 in the radial direction of the input gear 34.
  • Each planetary gear 71 is supported via a carrier 73 so as to be rotatable about the radial center of each planetary gear 71 and revolved around a central axis J1.
  • an internal gear 72 that is annular and meshes with the teeth of each planetary gear 71 is disposed.
  • the gear portion 341 of the input gear 34 meshes with the teeth of the planetary gear 71.
  • the planetary reduction gear unit 7 is configured by the input gear 34, the planetary gear 71 and the internal gear 72.
  • a ball screw is connected to the planetary reduction gear unit 7 (not shown).
  • the ball screw is directly or indirectly connected to the carrier 73.
  • Torque output from the motor 1 is transmitted from the shaft 31 of the rotor portion 3 to the ball screw via the input gear 34 and the planetary reduction gear unit 7. That is, the input gear 34 transmits the torque generated by the rotor magnet 33 to the outside in the gear portion 341.
  • the ball screw is a mechanism that changes the rotational motion into an axial vertical motion. For example, an electric brake is connected to the ball screw.
  • the bearing mechanism 4 includes a first bearing 41 that is accommodated and held in the first bearing support portion 133 of the lid portion 13 of the housing 11, and a second bearing 42 that is attached to a recess provided in the bottom center of the housing body 12. Is provided.
  • the rotor unit 3 is supported by the bearing mechanism 4 so as to be rotatable with respect to the stator unit 2.
  • the first bearing 41 is disposed on the upper side in the axial direction than the rotor magnet 33.
  • the second bearing 42 is disposed on the lower side in the axial direction than the rotor magnet 33.
  • ball bearings are used as the first bearing 41 and the second bearing 42.
  • the shaft 31 of the rotor portion 3 protrudes upward from the lid portion 13 in the direction of the central axis J1 through the central opening of the first bearing support portion 133, and the first bearing 41 on the upper side and the lower side in the direction of the central axis J1.
  • the second bearing 42 is rotatably supported.
  • the shaft 31 has a step portion where the diameter of the portion where the rotor core 32 is fitted is the largest, and the diameter is reduced at the portion where the first bearing 41 located on the upper side is located. Further, the shaft 31 has a stepped portion having a smaller diameter at a position where the second bearing 42 located below the rotor core 32 is located.
  • the stator portion 2, the rotor portion 3, the bearing mechanism 4, the bus bar unit 5, and the sensor 6 are accommodated in the housing 11. . Further, if the lower side than the lid portion 13 is regarded as the inside of the housing 11, the stator portion 2, the rotor portion 3, the bearing mechanism 4, and the bus bar unit 5 are accommodated in the housing 11.
  • the bus bar unit 5 includes a plurality of bus bars 51 formed of a conductor and an insulating bus bar holder 52 that holds the plurality of bus bars 51 around the central axis J1 without contacting each other.
  • the number of bus bars 51 is 3 in the present embodiment, but can be changed as appropriate.
  • the bus bar holder 52 has a substantially annular shape centered on the central axis J1, and is a substantially annular shape centered on the central axis J1, and has three concentric circles having an opening on the upper side (that is, the side opposite to the armature 21). A groove portion is provided.
  • Each of the plurality of bus bars 51 has a substantially arc shape and a band shape centered on the central axis J1 and is disposed in a groove portion of the bus bar holder 52 with one main surface facing the central axis J1.
  • each coil 213 is electrically connected to each bus bar 51 so as to correspond to each phase.
  • Each bus bar 51 has a cable 53 connected to an external power source. Electricity is supplied to each coil 213 from the cable 53 via each bus bar 51.
  • the sensor unit 6 includes a sensor yoke 61, a sensor magnet 62, and a detection unit 63.
  • the sensor yoke 61 has a plate shape that is fixed to the shaft 31 and is formed of a magnetic material and is perpendicular to the central axis J1.
  • the sensor yoke 61 rotates with the shaft 31.
  • the sensor yoke 61 is positioned at the radial outer end of the plate-like portion 612 and the cylindrical fastening portion 611 fixed to the shaft 31, the plate-like portion 612 extending radially outward from the fastening portion 611, and the fastening portion 611. And a sensor magnet support portion 613 extending downward in the axial direction.
  • the sensor magnet 62 has an annular shape centered on the central axis J1 supported by the sensor yoke 61 (that is, fixed to the shaft 31 via the sensor yoke 61 around the shaft 31).
  • the sensor yoke 61 and the sensor magnet 62 are fixed with an adhesive.
  • the sensor magnet 62 may be integrally formed with the sensor yoke 61.
  • the sensor yoke 61 is positioned above the first bearing support portion 133 of the lid portion 13 in the axial direction. Further, the sensor yoke 61 is located on the lower side in the axial direction than the input gear 34.
  • the sensor yoke 61 and the sensor magnet 62 are accommodated in the first recess 131 of the lid portion 13.
  • the sensor unit 6 includes a detection unit 63 that detects a change in magnetic flux due to rotation of the sensor magnet 62.
  • the detection part 63 (rotation detection sensor) is arrange
  • the detection unit 63 is an MR sensor 631 and is mounted on the sensor substrate 632. However, the detection unit 63 may use another detection method such as a Hall element or a resolver stator.
  • a cable 64 is connected to the sensor substrate 632, and a signal detected by the detection unit 63 is transmitted to a control device provided outside the motor 1.
  • the fastening portion 611 of the sensor yoke 61 is a cylindrical portion located at the center of the plate-like portion 612 of the sensor yoke 61 and in contact with the outer peripheral surface of the shaft 31 on the inner peripheral surface.
  • the cylindrical portion (fastening portion 611) extends from the inside of the plate-like portion 612 toward the lower side in the axial direction.
  • the lower end of the cylindrical portion (fastening portion 611) is in contact with the upper end of the inner ring of the first bearing 41.
  • the axial movement of the inner ring of the first bearing 41 can be suppressed. Therefore, it is not necessary to separately arrange an E ring or the like on the shaft 31 and the number of parts can be reduced.
  • the lower end of the cylindrical portion may not be in contact with the upper end of the inner ring of the first bearing 41.
  • the lid portion 13 has a sensor accommodating portion, and the detection portion 63 is accommodated in the sensor accommodating portion.
  • the sensor housing portion is the first recess 131. Therefore, the motor 1 can be made thinner as compared with the case where the lid portion 13 is a simple flat plate member.
  • the bus bar unit 5 and the second recess 132 of the lid portion 13 are opposed to each other in the radial direction. Therefore, the armature 21 and at least a part of the lid portion 13 face each other in the radial direction. Therefore, the entire motor 1 can be reduced in thickness.
  • the shaft 31 has an upper surface 311 located on the axially upper side of the gear portion 341 and on the radially inner side of the gear portion 341.
  • the shaft 31 has an exposed portion 312 that is exposed in a region axially below the gear portion 341 and above the sensor yoke in the axial direction. This configuration facilitates the manufacture of the motor 1 described later.
  • the exposed portion 312 and the inner peripheral surface of the sensor magnet 62 are opposed to each other in the radial direction. With this configuration, the entire motor 1 can be thinned.
  • the inner peripheral surface of the sensor magnet support portion 613 of the sensor yoke 61 and the first bearing support portion 133 of the lid portion 13 face each other in the radial direction. By this.
  • the entire motor 1 can be reduced in thickness.
  • the armature 21 is fixed to the housing body 12 to prepare the stator assembly 20.
  • the bearing mechanism 4, the sensor yoke 61, the sensor magnet 62, and the lid part 13 are attached to the rotor part 3, and the rotor part assembly 30 is prepared. At this time, an exposed portion 312 where the shaft 31 is exposed is formed between the gear portion 341 of the rotor portion 3 and the sensor yoke 61.
  • stator unit assembly 20 is fixed to work table B.
  • the exposed portion 312 of the rotor assembly 30 is gripped using the jig C.
  • the upper surface 311 is pressed downward in the axial direction using the jig D, and the rotor part assembly 30 is inserted into the cylindrical part 123 of the housing body 12 of the stator part assembly 20.
  • the upper surface 311 can be pressed while holding the exposed portion 312, it can be inserted into the stator assembly 20 while adjusting the inclination of the rotor assembly 30. Therefore, the rotor assembly 30 can be accurately fixed to the stator part assembly 20.
  • the rotor assembly 30 can be pressed. Therefore, the load applied to the bearing mechanism 4 can be reduced compared to the case where the input gear, the sensor yoke, and the sensor magnet are attached after the rotor unit assembly 30 is fixed to the stator unit assembly 20. As a result, it is possible to provide the motor 1 with good rotation accuracy and long life. Further, the rotor assembly 30 can be fixed to the stator assembly 20 without providing an opening in the bottom 121. That is, one side of the cylindrical portion 123 can be closed by the bottom portion 121. Therefore, it is not necessary to provide the housing 12 with a waterproof structure and waterproof parts. Thereby, the structure of the motor 1 can be simplified.
  • the detection unit 63 is accommodated in the first recess 131, but the shape of the first recess 131 is not limited to the recess recessed in an annular shape. Only a part in the circumferential direction may be recessed.
  • the cover part 13 may be comprised with the some member.
  • the member supported by the housing main body and the member supporting the bearing mechanism may be separate.
  • the fastening portion 611 of the sensor yoke 61 extends from the plate-like portion 612 to the lower side in the axial direction, but may extend to the upper side in the axial direction.
  • the detailed shape of the motor 1 may be different from the shape shown in each drawing of the present application. Moreover, you may combine suitably each element which appeared in said embodiment and modification in the range which does not produce inconsistency.

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Abstract

電動式のモータであって、シャフトと、ロータマグネットと、ロータマグネットよりも軸方向上側に位置するセンサヨークと、センサヨークに支持されるセンサマグネットと、トルクを外部に伝達する歯車部を有する入力ギアと、を有するロータ部と、ロータマグネットの径方向外側に位置する電機子と、ロータ部を回転可能に支持する軸受機構と、電機子、ロータ部、および軸受機構を覆うハウジングと、センサマグネットと対向し、ロータ部の回転を検知する回転検出センサと、を備える。ハウジングは、底部を有し、電機子を支持するハウジング本体と、第1軸受を支持するベアリングホルダと、を含む。回転検出センサは、ベアリングホルダの上側に配置される。シャフトは、歯車部よりも軸方向上側かつ径方向内側に位置する上面を有し、歯車部よりも軸方向下側、かつ、センサヨークよりも軸方向上側の領域において露出する露出部を有する。

Description

モータ
 本発明は、モータに関する。
 従来、自動車に搭載され、モータの回転運動をボールねじにより直線運動に変換して入力する装置が知られている。例えば、特開2007-187262号公報には、電動モータの回転をボールねじ機構を介して直線運動に変換させることにより、入力軸に所定の直線動作を行わせる電動アクチュエータが開示されている。
特開2007-187262号公報
 しかし、特許文献1の構成では、電動モータ自体が軸方向に上下するため、軸受とレゾルバロータおよびレゾルバステータとを軸方向に異なる位置に配置する必要があり、また、レゾルバロータおよびレゾルバステータの軸方向長さを長く確保する必要があった。そのため、電動モータ全体を薄型化できないという問題点があった。
 本発明の目的は、モータ全体を薄型化しつつ、モータの組み立て精度が高いモータを提供することである。
 本発明の第1の側面に係るモータは、電動式のモータであって、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトとともに回転するロータマグネットと、前記ロータマグネットよりも軸方向上側に位置し、前記シャフトとともに回転するセンサヨークと、前記センサヨークに支持されるセンサマグネットと、前記ロータマグネットで発生したトルクを外部に伝達する歯車部を有する入力ギアと、を有するロータ部と、前記ロータマグネットの径方向外側に位置する電機子と、前記ロータ部を前記電機子に対して回転可能に支持する軸受機構と、前記電機子、前記ロータ部、および前記軸受機構を覆うハウジングと、前記センサマグネットと対向し、前記ロータ部の回転を検知する回転検出センサと、を備え、前記軸受機構は、前記ロータマグネットよりも軸方向上側に配置される第1軸受と、前記ロータマグネットよりも軸方向下側に配置される第2軸受と、を有し、前記ハウジングは、前記シャフトの下端と軸方向に対向する底部を有し、前記第2軸受および前記電機子を支持するハウジング本体と、中心において前記第1軸受を支持するベアリングホルダと、を含み、前記回転検出センサは、前記ベアリングホルダの上側に配置され、前記シャフトは、前記歯車部よりも軸方向上側かつ、径方向内側に位置する上面を有し、前記歯車部よりも軸方向下側、かつ、前記センサヨークよりも軸方向上側の領域において露出する露出部を有し、前記露出部と、前記センサマグネットの内周面とは、径方向に対向する。
 本発明によれば、モータ全体を薄型化し、かつ、ロータ部と電機子との同軸精度が高いモータを提供することができる。
図1は、第1の実施形態に係るモータの平面図である。 図2は、第1の実施形態に係るモータの断面図である。 図3は、第1の実施形態に係るモータの製造方法にかかり、ロータ部組立体をハウジングに取り付けるステップを示した模式図である。
 本発明の一の実施の形態に係るモータ1は、例えば電動式ブレーキブースター装置1に搭載される。電動式ブレーキブースター装置8は、自動車等の車両の制動操作に利用される。
 図1は、モータ1を示す平面図であり、図2は、モータ1を図1中のA-Aの位置にて切断した縦断面図である。図3では、モータ1の中心軸J1を含む面における断面を示している。モータ1は、3相の交流電流により駆動される3相交流モータである。
 図3に示すように、モータ1はインナーロータ型のモータであり、ステータ部2、ロータ部3、ロータ部3を中心軸J1を中心にステータ部2に対して回転可能に支持する軸受機構4、ステータ部2のコイル213を外部電源に接続するバスバーユニット5、および、ロータ部3のロータコア32のステータ部2に対する中心軸J1回りの角度位置を磁気的に検出するセンサ6を備える。
 以下の説明では、便宜上、中心軸J1に沿ってバスバーユニット5およびセンサ6側を上側、ステータ部2およびロータ部3側を下側として説明するが、中心軸J1は必ずしも重力方向と一致する必要はない。モータ1では、バスバーユニット5およびセンサ6が、コイル213の中心軸J1方向の上側に配置される。
 モータ1は、また、内部にステータ部2、ロータ部3、軸受機構4、および、バスバーユニット5を収容する略有底円筒状のハウジング11を備える。ハウジング11は、中心軸J1方向の上側に開口を有するハウジング本体12、および、ステータ部2の電機子21とセンサ6との間に配置されてハウジング本体12の開口を閉鎖する蓋部13を備える。ハウジング本体12は、略有底円筒形状であり、底部121と、底部121から軸方向上側に向かって延びる筒部123とを有する。ハウジング本体12は、底部121の中央に、後述する第2軸受42を保持する第2軸受保持部122を有する。底部121はシャフト31の下端と軸方向に対向する。すなわち、底部121には穴が開いていない。換言すれば、底部121は、筒部123の一方側を閉塞している。
 蓋部13は、略板状である。蓋部13は、径方向外側においてハウジング本体12の内周面と接触する外側筒部134を有する。外側筒部134において、蓋部13はハウジング本体12に固定される。蓋部13は、外側筒部134よりも径方向内側において軸方向下側に窪む凹部を有する。具体的には、蓋部13は、外側筒部よりも径方向内側において、中心軸J1を中心として下側に向かって(すなわち、ハウジング本体12の内部に向かって)窪んでいる断面が略円形の第1凹部131、および、第1凹部131の中央部においてさらに下側に向かって窪んでいる断面が略円形の第2凹部132、を備える。第1凹部131の内側には後述する検知部63が収容される。また、蓋部13は、第2凹部132の内端から軸方向上側に向かって延びる円筒状の部位である第1軸受支持部133を備える。第1軸受支持部133の内周面は、後述する第1軸受41の外周面と接触する。蓋部13はベアリングホルダである。
 ステータ部2は、ハウジング本体12の内周面に、接着または圧入により取り付けられる電機子21を備える。ただし、電機子21はハウジング本体12に対して、焼きばめ、カシメその他の手段により取り付けられてもよい。電機子21は、薄板状の珪素鋼板が積層されて形成されたステータコア211を備える。ステータコア211は、環状のコアバック、および、コアバックから中心軸J1に向かって伸びる複数のティースを備える。
 電機子21は、また、複数のティースの表面を被覆する絶縁体により形成されたインシュレータ212、および、中心軸J1を中心として放射状に配置された複数のティースにインシュレータ212上から集中巻きにて導線を巻回することにより形成された複数のコイル213、および後述するバスバーユニット5を備える。
 モータ1では、駆動電流のU相に対応するコイル213、V相に対応するコイル213、および、W相に対応するコイル213が、外部電源の3つの電極(すなわち、U相電極、V相電極およびW相電極)にそれぞれ接続される。本実施の形態では、U相に対応するコイル213が、外部電源のU相電極に並列に接続される(V相およびW相においても同様)。
 ロータ部3は、中心軸J1を中心とするシャフト31、シャフト31の周囲に取り付けられるロータコア32、ロータマグネット33、および、入力ギア34を備える。ロータコア32は、略円筒状であり、薄板状の磁性鋼板が積層されて形成される。ロータマグネット33は、略円筒状であり、ロータコア32の外周面に、接着剤により固定される。ただし、ロータマグネット33は略円筒状ではなく、例えば板状のマグネットを周方向に複数配置してもよい。その際、ロータコアの外周形状は円ではなく、多角形であってもよい。また、ロータコア32とロータマグネット33の固定については、接着ではなく、樹脂製のマグネットホルダをロータコアと一体にした後にマグネットをマグネットホルダに圧入する等、他の手段により固定してもよい。モータ1では、中心軸J1を中心とする環状の電機子21の中心軸J1側にロータマグネット33が配置されている。すなわち、ロータマグネット33の径方向外側には、電機子21が位置する。そして、電機子21とロータマグネット33との間で中心軸J1を中心とする回転力(トルク)を発生する。すなわち、モータ1は、インナーロータ型のモータである。
 入力ギア34はシャフト31の周囲に取り付けられており、外周面に歯車部341を有する。入力ギア34は、蓋部13の第1軸受支持部133よりも軸方向上側に位置する。シャフト31は、入力ギア34よりも軸方向上側に突出する突出部313を有する。シャフト31は、突出部313の上端において、歯車部341よりも径方向内側に位置する上面311を有する。ここで、シャフト31は入力ギア34の下側に段部を有し、当該段部の上側は当該段部の下側よりも径が小さい。また、シャフト31は、入力ギア34の上側に段部を有し、当該段部の上側は当該段部の下側よりも径が小さい。これら段部を有することにより、入力ギア34の軸方向の位置決めおよび入力ギアの取り付けが容易となる。
 シャフト31の入力ギア34の径方向外側には、複数の遊星ギア71が配置される。各遊星ギア71はキヤリア73を介してそれぞれ各遊星ギア71の径方向中心を回転可能に支持され、また、中心軸J1を中心として公転可能に支持される。各遊星ギア71の径方向外側には、円環状であり各遊星ギア71の歯と噛み合う内歯歯車72が配置される。また、入力ギア34の歯車部341は、遊星ギア71の歯と噛み合う。これにより、入力ギア34、遊星ギア71および内歯歯車72により、遊星減速機ユニット7を構成する。
 遊星減速機ユニット7には、ボールねじが接続される(不図示)。ボールねじはキヤリア73に直接または間接的に接続される。モータ1から出力されたトルクは、ロータ部3のシャフト31から入力ギア34、遊星減速機ユニット7を経てボールねじへ伝達される。すなわち、入力ギア34は、歯車部341において、ロータマグネット33で発生したトルクを外部に伝達する。ボールねじは、回転運動を軸方向の上下運動に変える機構である。ボールねじには、例えば電動ブレーキが接続される。
 軸受機構4は、ハウジング11の蓋部13の第1軸受支持部133に収容されて保持される第1軸受41、および、ハウジング本体12の底部中央に設けられた凹部に取り付けられる第2軸受42を備える。軸受機構4により、ロータ部3は、ステータ部2に対して回転可能に支持される。第1軸受41は、ロータマグネット33よりも軸方向上側に配置される。第2軸受42は、ロータマグネット33よりも軸方向下側に配置される。本実施の形態では、第1軸受41および第2軸受42として、ボールベアリングが利用されている。ロータ部3のシャフト31は、第1軸受支持部133の中央部開口を介して蓋部13から中心軸J1方向の上側に突出するとともに、中心軸J1方向の上側および下側において第1軸受41および第2軸受42により回転可能に支持される。なお、シャフト31はロータコア32が嵌合している箇所が、径が最も大きく、その上側に位置する第1軸受41が位置する箇所において径が小さくなる段部を有する。また、シャフト31は、ロータコア32よりも下側に位置する第2軸受42が位置する箇所において径が小さくなる段部を有する。これら段部が設けられることにより、第1軸受および第2軸受に予圧を加えることが可能となる。また、これらの段部により、第1軸受および第2軸受をシャフトに対して容易に位置決めすることができる。
 ここで、ハウジング本体12の開口エッジよりも下側をハウジング11の内部と捉えると、ステータ部2、ロータ部3、軸受機構4、バスバーユニット5およびセンサ6がハウジング11の内部に収容されている。また、蓋部13よりも下側をハウジング11の内部と捉えると、ステータ部2、ロータ部3、軸受機構4およびバスバーユニット5がハウジング11の内部に収容されている。
 バスバーユニット5は、導電体により形成された複数のバスバー51および中心軸J1の周囲において複数のバスバー51を互いに接触させることなく保持する絶縁性のバスバーホルダ52を備える。バスバー51の数は、本実施形態においては3であるが、適宜変更可能である。
 バスバーホルダ52は、中心軸J1を中心とする略円環状であり、中心軸J1を中心とする略円環状であって上側(すなわち、電機子21とは反対側)に開口を有する3つの同心円状の溝部を備える。複数のバスバー51はそれぞれ、中心軸J1を中心とする略円弧状かつ帯状であり、バスバーホルダ52の溝部内において一方の主面を中心軸J1に向けて配置される。
 上述のように、モータ1では、駆動電流の各相に対応する3個のコイル213が並列に接続されている。そして、各コイル213は、それぞれの相に対応するように、各バスバー51と電気的に接続される。また、各バスバー51は外部電源と連結されるケーブル53を有する。各コイル213へは、ケーブル53から各バスバー51を介して電気が供給される。
 センサ部6は、センサヨーク61、センサマグネット62、検知部63を有する。センサヨーク61は、シャフト31に固定されるとともに磁性体により形成された略円環状かつ中心軸J1に垂直な板状である。センサヨーク61は、シャフト31とともに回転する。センサヨーク61は、シャフト31に固定される円筒状の締結部611と、締結部611から径方向外側に延びる板状部612と、板状部612の径方向外端に位置し締結部611よりも軸方向下側に向かって延びるセンサマグネット支持部613と、を有する。センサマグネット62は、センサヨーク61に支持される(すなわち、シャフト31の周囲にてセンサヨーク61を介してシャフト31に固定される)中心軸J1を中心とする円環形状である。センサヨーク61とセンサマグネット62とは、接着剤により固定される。ただし、センサヨーク61に対してセンサマグネット62を一体成型してもよい。センサヨーク61は、蓋部13の第1軸受支持部133よりも軸方向上側に位置する。また、センサヨーク61は、入力ギア34よりも軸方向下側に位置する。センサヨーク61およびセンサマグネット62は、蓋部13の第1凹部131に収容されている。また、センサ部6は、センサマグネット62の回転による磁束の変化を検出する検知部63を有する。検知部63(回転検出センサ)は、蓋部13上に配置され、固定される。検知部63はMRセンサ631であり、センサ基板632上に実装される。ただし、検知部63はホール素子、レゾルバステータ等他の検知方法を用いてもよい。センサ基板632には、ケーブル64が接続され、検知部63で検知した信号をモータ1の外側に設けられた制御装置に伝達する。
 センサヨーク61の締結部611は、センサヨーク61の板状部612の中央に位置し、内周面においてシャフト31の外周面と接触する筒部である。筒部(締結部611)は、板状部612の内側から軸方向下側に向かって延びている。この構成により、第1軸受支持部133とセンサヨーク61のセンサマグネット支持部613が径方向に対向する。そのため、モータ1全体を薄型化することができる。
 また、筒部(締結部611)の下端は、第1軸受41の内輪の上端と接触する。これにより、第1軸受41内輪の軸方向上側への移動を抑制することができる。そのため、シャフト31にEリング等の抜け止めを別途配置する必要がなく、部品点数を削減することができる。ただし、筒部の下端は、第1軸受41の内輪の上端と接触していなくてもよい。
 蓋部13はセンサ収容部を有し、検知部63は、センサ収容部に収容されている。本実施形態において、センサ収容部は、第1凹部131である。したがって、蓋部13を単なる平板状の部材とする場合と比較して、モータ1を薄型化することができる。また、バスバーユニット5と蓋部13の第2凹部132とは径方向に対向する。したがって、電機子21と蓋部13の少なくとも一部とが径方向に対向する。そのため、モータ1全体を薄型化することができる。
 シャフト31は、歯車部341よりも軸方向上側に、歯車部341よりも径方向内側に位置する上面311を有する。また、シャフト31は、歯車部341よりも軸方向下側かつ、センサヨークよりも軸方向上側の領域において露出する露出部312を有する。この構成により、後述するモータ1の製造が容易となる。
 また、露出部312と、センサマグネット62の内周面とは、径方向に対向する。この構成により、モータ1全体を薄型化することができる。
 また、センサヨーク61のセンサマグネット支持部613の内周面と、蓋部13の第1軸受支持部133とは径方向に対向する。これにより。モータ1全体を薄型化することができる。
 次に、モータ1の製造方法について説明する。モータ1の構成については、上記に説明した構成と同じであるため、説明は割愛する。以下、製造手順のみ記載する。
 まず、ハウジング本体12に電機子21を固定して、ステータ部組立体20を準備する。
 次に、ロータ部3に軸受機構4、センサヨーク61、センサマグネット62、蓋部13を取付け、ロータ部組立体30を準備する。このとき、ロータ部3の歯車部341とセンサヨーク61の間には、シャフト31が露出する露出部312が形成される。
 最後に、ロータ部組立体30をステータ部組立体20に取り付ける。図4を参照して、まず、ステータ部組立体20を作業台Bに固定する。次に、治具Cを用いてロータ部組立体30の露出部312を把持する。次に、治具Dを用いて上面311を軸方向下側に押圧し、ロータ部組立体30をステータ部組立体20のハウジング本体12の筒部123内に挿入する。このとき、露出部312を把持しながら上面311を押圧できるため、ステータ部組立体20に対してロータ組立体30の傾きを調整しながら挿入することができる。そのため、ステータ部組立体20に対してロータ組立体30を精度よく固定することができる。また、入力ギア34(歯車部341)やセンサヨーク61、センサマグネット62を取り付けた後であっても、ロータ部組立体30を押圧することができる。そのため、ロータ部組立体30をステータ部組立体20に固定した後に入力ギアやセンサヨーク、センサマグネットを取り付ける場合と比較して、軸受機構4に加わる負荷を少なくすることができる。これにより、回転精度がよく、長寿命なモータ1を提供することができる。さらに、底部121に開口を設けなくてもステータ部組立体20に対してロータ部組立体30を固定することができる。すなわち、底部121により筒部123の一方側を閉塞することができる。そのため、ハウジング12に別途防水構造、防水部品を設ける必要がない。これにより、モータ1の構造を簡素化できる。
 以上、本発明の例示的な実施形態について説明してきたが、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では、第1凹部131に検知部63が収容されるとしたが、第1凹部131の形状は円環状に窪む凹部に限られない。周方向の一部のみが窪んでいてもよい。
 また、蓋部13は複数の部材で構成されていてもよい。ハウジング本体に支持される部材と、軸受機構を支持する部材は別々であってもよい。
 また、センサヨーク61の締結部611は板状部612から軸方向下側に伸びるとしたが、軸方向上側に延びていてもよい。
 その他、モータ1の細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
1 モータ、11 ハウジング、12 ハウジング本体、13 蓋部(ベアリングホルダ)、131 第1凹部(凹部、センサ収容部)、133 第1軸受支持部(軸受支持部)、134 外側筒部、21 電機子、211 ステータコア、213 コイル、3 ロータ部、31 シャフト、311 上面、312 露出部、313 突出部、32 ロータコア、33 ロータマグネット、34 入力ギア、341 歯車部、4 軸受機構、41 第1軸受、42 第2軸受、5 バスバーユニット、61 センサヨーク、611 締結部(筒部)、612 板状部、613 センサマグネット支持部、62 センサマグネット、63 検知部(回転検出センサ)

Claims (9)

  1.  電動式のモータであって、
      上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、
      前記シャフトとともに回転するロータマグネットと、
      前記ロータマグネットよりも軸方向上側に位置し、前記シャフトとともに回転するセンサヨークと、
      前記センサヨークに支持されるセンサマグネットと、
      前記ロータマグネットで発生したトルクを外部に伝達する歯車部を有する入力ギアと、
    を有するロータ部と、
     前記ロータマグネットの径方向外側に位置する電機子と、
     前記ロータ部を前記電機子に対して回転可能に支持する軸受機構と、
     前記電機子、前記ロータ部、および前記軸受機構を覆うハウジングと、
     前記センサマグネットと対向し、前記ロータ部の回転を検知する回転検出センサと、
    を備え、
     前記軸受機構は、
      前記ロータマグネットよりも軸方向上側に配置される第1軸受と、
      前記ロータマグネットよりも軸方向下側に配置される第2軸受と、
    を有し、
     前記ハウジングは、
      前記シャフトの下端と軸方向に対向する底部を有し、前記第2軸受および前記電機子を支持するハウジング本体と、
      中心において前記第1軸受を支持するベアリングホルダと、を含み、
     前記回転検出センサは、前記ベアリングホルダの上側に配置され、
     前記シャフトは、
      前記歯車部よりも軸方向上側かつ、径方向内側に位置する上面を有し、
      前記歯車部よりも軸方向下側、かつ、前記センサヨークよりも軸方向上側の領域において露出する露出部を有し、
      前記露出部と、前記センサマグネットの内周面とは、径方向に対向する。
  2.  請求項1に記載のモータであって、
     前記シャフトは、前記歯車部よりも軸方向上側に突出する突出部を有する。
  3.  請求項1または2に記載のモータであって、
     前記センサヨークは、
      前記シャフトと直接または間接的に締結される締結部と、
      前記締結部よりも径方向外側に位置し、前記締結部よりも軸方向下側に向かって延びるセンサマグネット支持部と、を有し、
     前記センサマグネット支持部の内周面と前記軸受支持部の外周面とが径方向に対向する。
  4.  請求項1から3のいずれかに記載のモータであって、
     前記ベアリングホルダは、
      前記ハウジング本体の筒部と接触して支持される外側筒部と、
      前記外側筒部よりも径方向内側において軸方向下側に窪む凹部と、
      前記凹部の径方向内側において軸方向上側に向かって延びる円筒状の部位である軸受支持部と、を有し、
     前記軸受支持部の内周面は、前記第1軸受の外周面と接触する。
  5.  請求項1から4のいずれかに記載のモータであって、
     前記ベアリングホルダは、軸方向下側に窪むセンサ収容部を有し、
     前記回転検出センサは、前記センサ収容部内に配置される。
  6.  請求項1から5のいずれかに記載のモータであって、
     前記ベアリングホルダは、軸方向下側に窪むセンサ収容部を有し、
     前記電機子は、複数のティースを有するステータコア、前記ティースに巻回されるコイル、および、前記コイル同士を接続するバスバーユニットを有し、
     前記電機子の上端は、前記ベアリングホルダの少なくとも一部と径方向に対向する。
  7.  請求項1から6のいずれかに記載のモータであって、
     前記センサヨークは、中心軸に直交する方向に広がる板状部と、前記板状部の中央に位置し、内周面において前記シャフトの外周面と接触する筒部を有し、
     前記筒部は、前記板状部の内側から軸方向下側に向かって延びる。
  8.  請求項7に記載のモータであって、
     前記第1軸受は内輪、外輪、および転動体を有するころがり軸受であり、
     前記筒部の下端は、前記第1軸受の内輪の上端と接触する。
  9.  中心軸を中心とし歯車部よりも軸方向上側かつ径方向内側に位置する上面を有しまた前記歯車部よりも軸方向下側かつ前記センサヨークよりも軸方向上側の領域において露出する露出部とを有するシャフトと、前記シャフトとともに回転するロータマグネットと、前記ロータマグネットよりも軸方向上側に位置するセンサヨークと、前記センサヨークに支持されるセンサマグネットと、前記ロータマグネットで発生したトルクを外部に伝達する前記歯車部を有する入力ギアと、を有するロータ部と、
     前記ロータマグネットの径方向外側に位置する電機子と、
     前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持し、前記ロータマグネットよりも軸方向上側に配置される第1軸受と、前記ロータマグネットよりも軸方向下側に配置される第2軸受とを有する軸受機構と、
     前記ステータ部、前記ロータ部、および前記軸受機構を覆い、底部を有するハウジング本体と、径方向内側において前記第1軸受を支持するベアリングホルダとを含むハウジングと、
     前記ベアリングホルダの上側に前記センサマグネットと対向して配置され、前記ロータ部の回転を検知する回転検出センサと、
    を有する電動式のモータの製造方法であって、
    (a)前記電機子を前記ハウジング本体に取り付けるステップと、
    (b)前記ロータ部、前記軸受機構、および、前記ベアリングホルダを含むロータ部組立体を準備するステップと、
    (c)前記ロータ部組立体を、前記露出部において把持し、かつ、前記シャフトの上面を軸方向下側に向かって押圧して、前記ハウジングに取り付けるステップと、
     を含む。
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