WO2018150974A1 - ブラシレスモータ - Google Patents
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- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
Definitions
- the present invention relates to a brushless motor.
- JP2010-280312A includes a reaction force motor that applies a steering reaction force to the steering wheel via the steering shaft, and a reaction force controller that controls the driving of the reaction force motor. A technique provided separately is disclosed.
- a brushless motor that has a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the rotor and in which the controller controls the drive of the electric motor based on the detection result of the rotation angle sensor has become mainstream.
- a resolver is used as the rotation angle sensor, a resolver stator terminal is electrically connected to the controller.
- the controller is provided separately, and it is necessary to electrically connect the controller and the rotation angle sensor. Therefore, it is difficult to make the brushless motor and its associated equipment compact. .
- the object of the present invention is to provide a compact brushless motor.
- a brushless motor a shaft rotatably supported by a housing, a rotation angle sensor that detects a rotation angle of the shaft, and rotation of the rotor based on a detection result of the rotation angle sensor
- a control board mounted with a controller for controlling the control board, the control board is housed in the housing through the shaft, the rotation angle sensor is formed on the control board, and an excitation coil pattern to which an excitation signal is input and A detection coil pattern that outputs a detection signal, and a sensor rotor that is fixed to the shaft and rotates to face the excitation coil pattern and the detection coil pattern.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention.
- 1 is an exploded perspective view of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention. It is a top view of the control board of the brushless motor concerning a 1st embodiment of the present invention.
- It is a block diagram of the steering device in which the brushless motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention is used.
- the brushless motor according to the first embodiment of the present invention is a reaction force motor 100 mounted on the steering device 101.
- the steering device 101 is steer-by-wire control that steers the wheel 2 in accordance with the operation of the steering wheel 1 by the driver (hereinafter referred to as “steering operation”), assist control that assists the steering operation by the driver, Both are possible.
- the steering device 101 includes a first steering shaft 3 that rotates in response to a steering operation by a driver, a second steering shaft 4 that is linked to a rack shaft 5 that steers the wheels 2, a first steering shaft 3, and a second steering. And a clutch 6 serving as a connection switching unit that switches between connection and disconnection with the shaft 4.
- the clutch 6 is an electromagnetic clutch, which cuts the first steering shaft 3 and the second steering shaft 4 when the electromagnetic coil is excited, and mechanically connects the first steering shaft 3 and the second steering shaft 4 when the electromagnetic coil is not excited. Connect to. Steer-by-wire control is performed when the clutch 6 is disconnected, and assist control is performed when the clutch 6 is connected.
- the second steering shaft 4 includes an input shaft 11 connected to the clutch 6, a pinion shaft 12 on which a pinion gear 12a is formed, and a torsion bar 13 that connects the input shaft 11 and the pinion shaft 12.
- the pinion gear 12 a meshes with a rack gear 5 a formed on the rack shaft 5.
- the first steering shaft 3 is provided with a steering angle sensor 21 that detects a steering angle that is a rotation angle of the steering wheel 1.
- the rudder angle sensor 21 includes a center gear that rotates integrally with the first steering shaft 3 and two outer gears that mesh with the center gear, and is based on a change in magnetic flux accompanying the rotation of the two outer gears.
- the rotation angle of the center gear that is, the rotation angle of the first steering shaft 3 is calculated.
- the second steering shaft 4 is provided with a torque sensor 22 that detects a steering torque input by a steering operation by the driver when the clutch 6 is connected.
- the torque sensor 22 detects the steering torque based on the torsional deformation of the torsion bar 13 accompanying the relative rotation between the input shaft 11 and the pinion shaft 12.
- the steering device 101 further includes a steering motor 31 that applies a rotational force to the pinion shaft 12 via the speed reduction mechanism 32.
- the steered motor 31 applies a steered force for steering the wheels 2 to the rack shaft 5 through the pinion shaft 12 in a state where the clutch 6 is disconnected. Further, the steered motor 31 applies assist force to the pinion shaft 12 to assist the steering operation by the driver when the clutch 6 is connected.
- the speed reduction mechanism 32 includes a worm shaft 32 a connected to the output shaft of the steering motor 31, and a worm wheel 32 b that meshes with the worm shaft 32 a and is connected to the pinion shaft 12.
- the steering device 101 further includes a reaction force motor 100 that applies a steering reaction force to the first steering shaft 3 in a state where the clutch 6 is disconnected.
- a reaction force motor 100 that applies a steering reaction force to the first steering shaft 3 in a state where the clutch 6 is disconnected.
- a steering reaction force is applied to the first steering shaft 3 in response to the driver's steering operation.
- a pseudo steering wheel weight can be given to the driver's steering operation.
- the steering device 101 further includes a steering controller 35 that controls the driving of the steering motor 31 and a reaction force controller 36 that controls the driving of the reaction force motor 100.
- the steered motor 31 is configured as a controller-integrated brushless motor that integrally includes a steered controller 35.
- the reaction force motor 100 is configured as a controller-integrated brushless motor integrally including a reaction force controller 36.
- Vehicle information such as vehicle speed is input to the steering controller 35 and the reaction force controller 36 through the vehicle controller 37.
- the clutch 6 is disconnected and steer-by-wire control is performed.
- the wheel 2 is steered when the steer controller 35 controls the steer motor 31 in accordance with the steering operation by the driver. Specifically, the steering controller 35 sets a target turning angle based on the detection result of the steering angle sensor 21 and the vehicle speed, and the steering motor so that the turning angle of the wheel 2 matches the target turning angle. 31 is controlled.
- the reaction force controller 36 controls the reaction force motor 100 according to the steered state of the wheels 2, whereby a steering reaction force is applied to the steering wheel 1.
- the reaction force controller 36 sets a target steering reaction force corresponding to the reaction force received from the road surface by the steering operation, and the steering reaction force applied to the first steering shaft 3 matches the target steering reaction force.
- the reaction force motor 100 is controlled.
- the clutch 6 is connected to switch from steer-by-wire control to assist control.
- the steered controller 35 controls the steered motor 31 so that an assist force that assists the steering operation by the driver is applied to the pinion shaft 12 based on the detection result of the torque sensor 22.
- the reaction force motor 100 is in a no-load state so as not to be a load for the steering operation.
- the reaction force motor 100 is disposed in a housing 40, a shaft 50 rotatably supported by the housing 40, a rotor 60 to which the shaft 50 is fixed, and a housing 40 supported by the housing 40 in a radial direction. And a control board 80 on which a reaction force controller 36 for controlling the rotation of the rotor 60 is mounted.
- the housing 40 includes a main housing 41 that accommodates the rotor 60 and the stator 70, a sub housing 42 that is fastened to the main housing 41 and accommodates the control board 80, and a cover 43 that seals the opening of the sub housing 42. .
- the main housing 41 includes a substantially bottomed cylindrical main body portion 44 that accommodates the rotor 60 and the stator 70, a connector connecting portion 45 that is formed to project from the main body portion 44 in the radial direction and to which connectors 39a and 39b are attached, and a main body portion. 44 and the connector connection part 45, and the flange part 46 in which the boss
- a through hole 44 a through which the shaft 50 is inserted is formed at the bottom of the main body 44.
- a plurality of attachment portions 44 b protrude from the outer peripheral surface of the main body portion 44.
- the reaction force motor 100 is attached to the vehicle body via the attachment portion 44b.
- the sub-housing 42 has a main body portion 47 having an inner peripheral surface along the outer peripheral shape of the control substrate 80 and accommodating the control substrate 80, and a flange portion 48 having a boss 48a formed on the outer peripheral surface.
- a step portion 47 a with which the outer peripheral edge of one surface of the control board 80 abuts is formed.
- the main body 47 is formed with a hole 47b penetrating the inner and outer surfaces.
- the main housing 41 and the sub-housing 42 are fastened over the boss 46a and the boss 48a in a state where the end surface 46b of the flange portion 46 of the main housing 41 and the end surface 48b of the flange portion 48 of the sub-housing 42 are in surface contact with each other. This is done by fastening the bolt 49.
- the cover 43 is a plate-like member having an outer periphery along the outer peripheral shape of the main body 47 of the sub housing 42.
- a protrusion 43 a formed in an annular shape along the inner peripheral surface of the main body 47 of the sub-housing 42, and a hook 43 b locked in the hole 47 b of the main body 47. Is formed.
- the cover 43 is formed with a through hole 43c through which the shaft 50 is inserted.
- the attachment of the cover 43 to the sub-housing 42 is performed by press-fitting the protruding portion 43a into the inner peripheral surface of the main body portion 47 and locking the hook 43b in the hole 47b.
- the shaft 50 is rotatably supported by the housing 40 via a first bearing 51 and a second bearing 52 arranged with the rotor 60 interposed therebetween.
- the first bearing 51 is fixed to a bearing housing portion 44 c formed at the bottom of the main body portion 44 of the main housing 41.
- the second bearing 52 is fixed to a bearing housing portion 42 a formed in the sub housing 42.
- the shaft 50 is formed so that both ends thereof protrude from the housing 40. Specifically, one side of the shaft 50 is inserted through the through hole 44 a of the main body 44 of the main housing 41, and the other side is inserted through the through hole 43 c of the cover 43. One end 50 a of the shaft 50 is connected to the clutch 6, and the other end is linked to the steering wheel 1. Thus, the shaft 50 constitutes a part of the first steering shaft 3.
- the rotor 60 includes a rotor core 61 fixed to the shaft 50, and a permanent magnet 62 fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 61.
- the stator 70 includes a stator core 71 press-fitted into the inner peripheral surface of the main body 44 of the main housing 41, and a coil 73 wound around the teeth of the stator core 71 via a resin insulator 72.
- a power board 85 electrically connected to the control board 80 is accommodated.
- the power board 85 is electrically connected to the coil 73 of the stator 70.
- the connector 39a is electrically connected to a battery mounted on the vehicle. As a result, power is supplied from the battery to the control board 80 via the connector 39a.
- the connector 39b is electrically connected to the vehicle controller 37. As a result, vehicle information is input to the control board 80 via the connector 39b.
- the reaction force motor 100 further includes a rotation angle sensor 90 (see FIG. 4) that detects the rotation angle of the shaft 50.
- the reaction force controller 36 mounted on the control board 80 detects the rotation angle sensor 90 so that the steering reaction force applied to the first steering shaft 3 by the reaction force motor 100 coincides with the set target steering reaction force. Based on the above, the rotation of the rotor 60 is controlled.
- the rotation angle sensor 90 includes a pattern coil 91 formed by patterning on the control board 80, a metal sensor rotor 92 that is fixed to the shaft 50 and rotates to face the pattern coil 91, calculation of the rotation angle of the shaft 50, and the like. And a sensor circuit 95 (see FIG. 3).
- the pattern coil 91 includes an excitation coil pattern 91a to which an excitation signal is input and a detection coil pattern 91b to output a detection signal.
- An excitation coil pattern 91 a and a detection coil pattern 91 b that outputs a detection signal are formed around the through hole 81.
- the pattern coil 91 is formed on the lower surface of the control board 80 in the drawing.
- the sensor rotor 92 includes an annular press-fit portion 93 that is press-fitted into the outer peripheral surface of the shaft 50, and a plurality of sensor rotors 92 that extend radially from the outer peripheral surface of the press-fit portion 93 and that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. Plate portion 94.
- the sensor rotor 92 rotates integrally with the shaft 50, and the plate portion 94 rotates relative to the detection coil pattern 91b as the shaft 50 rotates.
- the sensor circuit 95 is mounted on the control board 80.
- the sensor circuit 95 calculates the rotation angle of the shaft 50 based on the excitation command to the excitation coil pattern 91a and the detection result of the detection coil pattern 91b.
- the rotation angle sensor 90 is an inductance type sensor that calculates the rotation angle of the shaft 50 based on the inductance change detected by the detection coil pattern. Specifically, the excitation coil pattern 91a generates a magnetic field by an excitation command from the sensor circuit 95 to the excitation coil pattern 91a, and a change in the magnetic field accompanying the rotation of the sensor rotor 92 is detected by the detection coil pattern 91b. Based on the above, the sensor circuit 95 calculates the rotation angle of the shaft 50.
- the pattern coil 91 and the sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 are mounted on the control board 80.
- the rotation angle of the shaft 50 detected by the rotation angle sensor 90 is output to the reaction force controller 36.
- the reaction force controller 36 calculates a control current based on the detection result of the rotation angle sensor 90 and the vehicle information from the vehicle controller 37, and the control current is supplied to the coil 73 of the stator 70 via the power board 85.
- the motor 100 is driven.
- Two patterns of the pattern coil 91 and the sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 may be provided. If comprised in this way, even if it is a case where one system
- the control board 80 on which the reaction force controller 36 is mounted is accommodated in the housing 40 through the shaft 50.
- the reaction force motor 100 is configured as a controller-integrated brushless motor.
- the excitation coil pattern 91a and the detection coil pattern 91b of the rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shaft 50 are formed on the control board 80, a stator portion such as a resolver is not necessary. Therefore, the reaction force motor 100 can be configured compactly. Further, the number of parts of the reaction force motor 100 can be reduced, and the assembly becomes easy.
- the brushless motor according to the second embodiment of the present invention is a steered motor 200 mounted on the steering device 201.
- the steering device 201 includes a steering motor 200 that directly applies a rotational force to the rack shaft 5 instead of the steering motor 31 of the first embodiment.
- the steered motor 200 is attached to a rack housing that houses the rack shaft 5 via an attachment portion 44 b of the housing 40.
- the configuration of the steered motor 200 is basically the same as the configuration of the reaction force motor 100 shown in FIGS.
- the steered motor 200 is different from the reaction force motor 100 in that the shaft 55 fixed to the rotor 60 is hollow.
- the shaft 55 does not need to have a configuration in which both ends protrude from the housing 40, and may have a configuration in which only one end protrudes from the housing 40.
- Rotational force of the steering motor 200 is converted into movement of the rack shaft 5 in the axial direction by a ball screw mechanism. More specifically, a ball nut 25 is supported on the inner periphery of the shaft 55, and the ball nut 25 meshes with the rack gear 5 a of the rack shaft 5. The rotational force of the steering motor 200 is converted into movement of the rack shaft 5 in the axial direction via the ball nut 25 and the rack gear 5a.
- the steered motor 200 applies a steered force to steer the wheels 2 to the rack shaft 5 in a state where the clutch 6 is disconnected. Further, the steering motor 200 applies an assist force to the rack shaft 5 to assist the steering operation by the driver when the clutch 6 is connected.
- control board 80 is accommodated in the housing 40 with the shaft 55 penetrating therethrough.
- a pattern coil 91 and a sensor circuit 95 of the rotation angle sensor 90 are mounted on the control board 80.
- the brushless motor (reaction force motor 100, steering motor 200) includes a housing 40, a shaft 50 rotatably supported by the housing 40, a rotor 60 to which the shaft 50 is fixed, a housing 40, and a rotor 60 supported by the rotor 60.
- a stator 70 arranged to face the radial direction, a rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shaft 50, and a controller 35 that controls the rotation of the rotor 60 based on the detection result of the rotation angle sensor 90. 36, and the control board 80 is housed in the housing 40 through the shaft 50.
- the rotation angle sensor 90 is formed on the control board 80, and an excitation signal is input to the control board 80.
- a coil pattern 91a and a detection coil pattern 91b for outputting a detection signal; Having a sensor rotor 92 which rotates in opposition to the pattern 91a and the detection coil pattern 91b, a.
- control board 80 on which the controllers 35 and 36 for controlling the rotation of the rotor 60 are mounted is accommodated in the housing 40 through the shafts 50 and 55. Further, an excitation coil pattern 91 a and a detection coil pattern 91 b of the rotation angle sensor 90 that detects the rotation angle of the shafts 50 and 55 are formed on the control board 80. Therefore, a compact brushless motor can be provided.
- the shaft 50 is formed so that both end portions thereof protrude from the housing 40.
- the shaft 50 constitutes a part of the first steering shaft 3 that rotates as the driver operates the steering wheel 1, and the brushless motor provides a reaction force motor 100 that applies a steering reaction force to the first steering shaft 3. It is.
- the brushless motor is a steering motor 200 that directly applies a rotational force to the rack shaft 5 that steers the wheel 2.
Abstract
反力モータ１００は、ハウジング４０に回転自在に支持されたシャフト５０と、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０と、回転角度センサ９０の検出結果に基づいてロータ６０の回転を制御するコントローラ３５，３６が実装された制御基板８０と、を備え、制御基板８０は、シャフト５０が貫通してハウジング４０に収容され、回転角度センサ９０は、制御基板８０に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン９１ａ及び検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂと、シャフト５０に固定され、励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂに対向して回転するセンサロータ９２と、を有する。
Description
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
ＪＰ２０１０－２８０３１２Ａには、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、その反力モータの駆動を制御する反力コントローラと、を備え、反力モータと反力コントローラが別体に設けられた技術が開示されている。
この種の電動モータとしては、ロータの回転角度を検出する回転角度センサを有し、回転角度センサの検出結果に基づいてコントローラが電動モータの駆動を制御するブラシレスモータが主流となっている。回転角度センサとしては、レゾルバが用いられる場合には、レゾルバステータの端子がコントローラに電気的に接続される。
従来のブラシレスモータでは、コントローラが別体に設けられると共に、コントローラと回転角度センサとを電気的に接続する必要があったため、ブラシレスモータ及びそれに付随する装備をコンパクトに構成することは困難であった。
本発明は、コンパクトなブラシレスモータを提供することを目的とする。
本発明のある態様によれば、ブラシレスモータであって、ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、シャフトの回転角度を検出する回転角度センサと、回転角度センサの検出結果に基づいてロータの回転を制御するコントローラが実装された制御基板と、を備え、制御基板は、シャフトが貫通してハウジングに収容され、回転角度センサは、制御基板に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン及び検出信号を出力する検出コイルパターンと、シャフトに固定され、励磁コイルパターン及び検出コイルパターンに対向して回転するセンサロータと、を有する。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータは、ステアリング装置１０１に搭載される反力モータ１００である。
本発明の第１実施形態に係るブラシレスモータは、ステアリング装置１０１に搭載される反力モータ１００である。
まず、図１を参照して、ステアリング装置１０１について説明する。
ステアリング装置１０１は、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に応じて車輪２を転舵するステアバイワイヤ制御と、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト制御と、の双方が可能なものである。
ステアリング装置１０１は、運転者によるステアリング操作に伴って回転する第１ステアリングシャフト３と、車輪２を転舵するラックシャフト５に連係する第２ステアリングシャフト４と、第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４との接続と切断を切り換える接続切換部としてのクラッチ６と、を備える。
クラッチ６は電磁クラッチであり、電磁コイルが励磁状態で第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４を切断し、電磁コイルが非励磁状態で第１ステアリングシャフト３と第２ステアリングシャフト４を機械的に接続する。クラッチ６が切断された状態ではステアバイワイヤ制御が行われ、クラッチ６が接続された状態ではアシスト制御が行われる。
第２ステアリングシャフト４は、クラッチ６に接続された入力シャフト１１と、ピニオンギヤ１２ａが形成されたピニオンシャフト１２と、入力シャフト１１とピニオンシャフト１２を連結するトーションバー１３と、を有する。ピニオンギヤ１２ａは、ラックシャフト５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合う。
クラッチ６が接続された状態で、ステアリングホイール１が操作されると、第１ステアリングシャフト３及び第２ステアリングシャフト４が回転し、その回転がピニオンギヤ１２ａ及びラックギヤ５ａによってラックシャフト５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪２が転舵される。
第１ステアリングシャフト３には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角度を検出する舵角センサ２１が設けられる。舵角センサ２１は、図示しないが、第１ステアリングシャフト３と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち第１ステアリングシャフト３の回転角度を演算するものである。
第２ステアリングシャフト４には、クラッチ６が接続された際に、運転者によるステアリング操作によって入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ２２が設けられる。トルクセンサ２２は、入力シャフト１１とピニオンシャフト１２との相対回転に伴うトーションバー１３のねじれ変形に基づいて操舵トルクを検出する。
ステアリング装置１０１は、減速機構３２を介してピニオンシャフト１２に回転力を付与する転舵モータ３１をさらに備える。転舵モータ３１は、クラッチ６が切断された状態では、車輪２を転舵する転舵力をピニオンシャフト１２を通じてラックシャフト５に付与する。また、転舵モータ３１は、クラッチ６が接続された状態では、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力をピニオンシャフト１２に付与する。
減速機構３２は、転舵モータ３１の出力軸に連結されたウォームシャフト３２ａと、ウォームシャフト３２ａと噛み合うと共にピニオンシャフト１２に連結されたウォームホイール３２ｂと、を有する。
ステアリング装置１０１は、クラッチ６が切断された状態で第１ステアリングシャフト３に操舵反力を付与する反力モータ１００をさらに備える。反力モータ１００が駆動すると、運転者のステアリング操作に対して第１ステアリングシャフト３に操舵反力が付与される。これにより、運転者のステアリング操作に対して擬似的なハンドルの重さを与えることができる。
ステアリング装置１０１は、転舵モータ３１の駆動を制御する転舵コントローラ３５と、反力モータ１００の駆動を制御する反力コントローラ３６と、をさらに備える。転舵モータ３１は、転舵コントローラ３５を一体に有するコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。同様に、反力モータ１００は、反力コントローラ３６を一体に有するコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。転舵コントローラ３５及び反力コントローラ３６には、車両コントローラ３７を通じて車速等の車両の情報が入力される。
次に、ステアリング装置１０１によるステアリング制御について説明する。
通常時には、クラッチ６が切断されてステアバイワイヤ制御が行われる。ステアバイワイヤ制御では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵コントローラ３５が転舵モータ３１を制御することによって、車輪２が転舵される。具体的には、転舵コントローラ３５は、舵角センサ２１の検出結果や車速に基づいて目標転舵角を設定し、車輪２の転舵角が目標転舵角に一致するように転舵モータ３１を制御する。また、ステアバイワイヤ制御では、車輪２の転舵状態に応じて反力コントローラ３６が反力モータ１００を制御することによって、ステアリングホイール１に操舵反力が付与される。具体的には、反力コントローラ３６は、ステアリング操作によって路面から受ける反力に相当する目標操舵反力を設定し、第１ステアリングシャフト３に付与される操舵反力が目標操舵反力に一致するように反力モータ１００を制御する。
制御系統に異常が発生した場合には、クラッチ６が接続されてステアバイワイヤ制御からアシスト制御に切り換えられる。アシスト制御では、転舵コントローラ３５は、トルクセンサ２２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力がピニオンシャフト１２に付与されるように転舵モータ３１を制御する。この際、反力モータ１００は、ステアリング操作の負荷とならないように無負荷状態となる。
次に、図２～４を参照して、反力モータ１００について詳しく説明する。
反力モータ１００は、ハウジング４０と、ハウジング４０に回転自在に支持されたシャフト５０と、シャフト５０が固定されたロータ６０と、ハウジング４０に支持されロータ６０に対して径方向に対向して配置されたステータ７０と、ロータ６０の回転を制御する反力コントローラ３６が実装された制御基板８０と、を備える。
ハウジング４０は、ロータ６０及びステータ７０を収容するメインハウジング４１と、メインハウジング４１に締結され制御基板８０を収容するサブハウジング４２と、サブハウジング４２の開口部を封止するカバー４３と、を有する。
メインハウジング４１は、ロータ６０及びステータ７０を収容する略有底筒状の本体部４４と、本体部４４から径方向に突出して形成されコネクタ３９ａ，３９ｂが取り付けられるコネクタ接続部４５と、本体部４４及びコネクタ接続部４５に亘って形成され外周面にボス４６ａが形成されたフランジ部４６と、を有する。
本体部４４の底部には、シャフト５０が挿通する貫通孔４４ａが形成される。本体部４４の外周面には、複数の取付部４４ｂが突出して形成される。反力モータ１００は、取付部４４ｂを介して車体に取り付けられる。
サブハウジング４２は、制御基板８０の外周形状に沿う内周面を有し制御基板８０を収容する本体部４７と、外周面にボス４８ａが形成されたフランジ部４８と、を有する。本体部４７の内周面には、制御基板８０の一方の面の外周縁が当接する段部４７ａが形成される。また、本体部４７には、内外面を貫通する孔４７ｂが形成される。
メインハウジング４１とサブハウジング４２との締結は、メインハウジング４１のフランジ部４６の端面４６ｂとサブハウジング４２のフランジ部４８の端面４８ｂとを互いに面接触させた状態で、ボス４６ａとボス４８ａに亘ってボルト４９を締結することによって行う。
カバー４３は、サブハウジング４２の本体部４７の外周形状に沿った外周を有する板状部材である。カバー４３におけるサブハウジング４２側の面には、サブハウジング４２の本体部４７の内周面に沿って環状に形成された突出部４３ａと、本体部４７の孔４７ｂに係止されるフック４３ｂと、が形成される。また、カバー４３には、シャフト５０が挿通する貫通孔４３ｃが形成される。
サブハウジング４２へのカバー４３の取り付けは、突出部４３ａを本体部４７の内周面に圧入すると共に、フック４３ｂを孔４７ｂに係止させることによって行う。
カバー４３がサブハウジング４２に取り付けられた状態では、カバー４３のフック４３ｂの先端部が制御基板８０に当接する。これにより、制御基板８０は、サブハウジング４２の本体部４７の段部４７ａとフック４３ｂとの間で挟持されて固定される。制御基板８０には、シャフト５０が貫通する貫通孔８１が形成される。このように、制御基板８０は、シャフト５０が貫通した状態で、ハウジング４０内に収容される。
シャフト５０は、ロータ６０を挟んで配置された第１軸受５１及び第２軸受５２を介してハウジング４０に回転自在に支持される。第１軸受５１は、メインハウジング４１の本体部４４の底部に形成された軸受収容部４４ｃに固定される。第２軸受５２は、サブハウジング４２に形成された軸受収容部４２ａに固定される。
シャフト５０は、その両端部がハウジング４０から突出して形成される。具体的には、シャフト５０の一方側は、メインハウジング４１の本体部４４の貫通孔４４ａを挿通し、他方側は、カバー４３の貫通孔４３ｃを挿通する。シャフト５０の一端部５０ａはクラッチ６に接続され、他端側はステアリングホイール１に連係する。このように、シャフト５０は、第１ステアリングシャフト３の一部を構成する。
ロータ６０は、シャフト５０に固定されたロータコア６１と、ロータコア６１の外周面に固定された永久磁石６２と、を有する。
ステータ７０は、メインハウジング４１の本体部４４の内周面に圧入されたステータコア７１と、ステータコア７１のティースに樹脂製のインシュレータ７２を介して巻回されたコイル７３と、を有する。
サブハウジング４２内には、制御基板８０と電気的に接続されたパワー基板８５が収容される。パワー基板８５は、ステータ７０のコイル７３と電気的に接続される。
コネクタ３９ａは、車両に搭載されるバッテリと電気的に接続される。これにより、コネクタ３９ａを介してバッテリから制御基板８０に電源が供給される。また、コネクタ３９ｂは、車両コントローラ３７と電気的に接続される。これにより、コネクタ３９ｂを介して制御基板８０に車両の情報が入力される。
反力モータ１００は、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０（図４参照）をさらに備える。制御基板８０に実装された反力コントローラ３６は、反力モータ１００が第１ステアリングシャフト３に付与する操舵反力が設定された目標操舵反力に一致するように、回転角度センサ９０の検出結果に基づいてロータ６０の回転を制御する。
回転角度センサ９０は、制御基板８０にパターニングによって形成されたパターンコイル９１と、シャフト５０に固定されパターンコイル９１に対向して回転する金属製のセンサロータ９２と、シャフト５０の回転角度の演算等を行うセンサ回路９５（図３参照）と、を備える。
パターンコイル９１は、図４に示すように、励磁信号が入力される励磁コイルパターン９１ａと、検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂと、を有する。励磁コイルパターン９１ａ及び検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂは、貫通孔８１の周りに形成される。なお、図３では、制御基板８０の図中下面にパターンコイル９１が形成される。
センサロータ９２は、シャフト５０の外周面に圧入される環状の圧入部９３と、圧入部９３の外周面から径方向に放射状に延びて形成され、周方向に所定間隔を空けて配置された複数のプレート部９４と、を有する。センサロータ９２はシャフト５０と一体に回転し、シャフト５０の回転に伴って、プレート部９４が検出コイルパターン９１ｂに対して相対回転する。
センサ回路９５は、制御基板８０に実装される。センサ回路９５は、励磁コイルパターン９１ａへの励磁指令や、検出コイルパターン９１ｂの検出結果に基づくシャフト５０の回転角度の演算を行う。
回転角度センサ９０は、検出コイルパターンで検出したインダクタンス変化に基づいてシャフト５０の回転角度を演算するインダクタンス式のセンサである。具体的には、センサ回路９５から励磁コイルパターン９１ａへの励磁指令によって励磁コイルパターン９１ａが磁界を発生し、センサロータ９２の回転に伴う磁界の変化を検出コイルパターン９１ｂによって検出し、その検出結果に基づいてセンサ回路９５がシャフト５０の回転角度を演算する。
このように、制御基板８０には、反力コントローラ３６の他に、回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５が実装される。
回転角度センサ９０が検出したシャフト５０の回転角度は反力コントローラ３６に出力される。反力コントローラ３６は回転角度センサ９０の検出結果及び車両コントローラ３７からの車両の情報に基づいて制御電流を演算し、制御電流はパワー基板８５を介してステータ７０のコイル７３に供給されて反力モータ１００が駆動する。
回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５を２系統設けるようにしてもよい。このように構成すれば、一方の系統が故障した場合であっても、シャフト５０の回転角度の検出を継続することができる。
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
反力コントローラ３６が実装された制御基板８０は、シャフト５０が貫通してハウジング４０に収容される。このように、反力モータ１００はコントローラ一体型のブラシレスモータとして構成される。また、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０の励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂが制御基板８０に形成されるため、レゾルバのようなステータ部が不要となる。よって、反力モータ１００をコンパクトに構成することができる。また、反力モータ１００の部品点数を削減することができると共に、組み立てが容易となる。
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態と同一の構成には図５に同一の符号を付して説明を省略する。
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態と同一の構成には図５に同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第２実施形態に係るブラシレスモータは、ステアリング装置２０１に搭載される転舵モータ２００である。ステアリング装置２０１では、第１実施形態の転舵モータ３１に代わり、ラックシャフト５に回転力を直接付与する転舵モータ２００を備える。
転舵モータ２００は、ハウジング４０の取付部４４ｂを介してラックシャフト５を収容するラックハウジングに取り付けられる。
転舵モータ２００の構成は、基本的には、図２及び３に示す反力モータ１００の構成と同じである。転舵モータ２００は、ロータ６０に固定されたシャフト５５が中空状である点で反力モータ１００と異なる。シャフト５５は、その両端部がハウジング４０から突出する構成である必要はなく、一方の端部のみがハウジング４０から突出する構成であってもよい。
転舵モータ２００の回転力は、ボールねじ機構にてラックシャフト５の軸方向への移動へと変換される。具体的に説明すると、シャフト５５の内周にはボールナット２５が支持され、ボールナット２５はラックシャフト５のラックギヤ５ａと噛み合う。転舵モータ２００の回転力は、ボールナット２５及びラックギヤ５ａを介して、ラックシャフト５の軸方向への移動へと変換される。
転舵モータ２００は、クラッチ６が切断された状態では、車輪２を転舵する転舵力をラックシャフト５に付与する。また、転舵モータ２００は、クラッチ６が接続された状態では、運転者によるステアリング操作を補助するアシスト力をラックシャフト５に付与する。
転舵モータ２００においても、制御基板８０は、シャフト５５が貫通した状態で、ハウジング４０内に収容される。また、制御基板８０には、転舵コントローラ３５の他に、回転角度センサ９０のパターンコイル９１及びセンサ回路９５が実装される。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
ブラシレスモータ（反力モータ１００，転舵モータ２００）は、ハウジング４０と、ハウジング４０に回転自在に支持されたシャフト５０と、シャフト５０が固定されたロータ６０と、ハウジング４０に支持され、ロータ６０に対して径方向に対向して配置されたステータ７０と、シャフト５０の回転角度を検出する回転角度センサ９０と、回転角度センサ９０の検出結果に基づいてロータ６０の回転を制御するコントローラ３５，３６が実装された制御基板８０と、を備え、制御基板８０は、シャフト５０が貫通してハウジング４０に収容され、回転角度センサ９０は、制御基板８０に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン９１ａ及び検出信号を出力する検出コイルパターン９１ｂと、シャフト５０に固定され、励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂに対向して回転するセンサロータ９２と、を有する。
この構成では、ロータ６０の回転を制御するコントローラ３５，３６が実装された制御基板８０はシャフト５０，５５が貫通してハウジング４０に収容される。また、シャフト５０，５５の回転角度を検出する回転角度センサ９０の励磁コイルパターン９１ａ及び検出コイルパターン９１ｂが制御基板８０に形成される。よって、コンパクトなブラシレスモータを提供することができる。
また、シャフト５０はその両端部がハウジング４０から突出して形成される。
また、シャフト５０は運転者によるステアリングホイール１の操作に伴って回転する第１ステアリングシャフト３の一部を構成し、ブラシレスモータは、第１ステアリングシャフト３に操舵反力を付与する反力モータ１００である。
この構成では、コンパクトな反力モータ１００が得られるため、車両への反力モータ１００の搭載性が向上する。
また、ブラシレスモータは車輪２を転舵するラックシャフト５に回転力を直接付与する転舵モータ２００である。
この構成では、コンパクトな転舵モータ２００が得られるため、車両への転舵モータ２００の搭載性が向上する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本願は２０１７年２月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－２６６０９に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (4)
- ハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、
前記シャフトが固定されたロータと、
前記ハウジングに支持され、前記ロータに対して径方向に対向して配置されたステータと、
前記シャフトの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記回転角度センサの検出結果に基づいて前記ロータの回転を制御するコントローラが実装された制御基板と、を備え、
前記制御基板は、前記シャフトが貫通して前記ハウジングに収容され、
前記回転角度センサは、
前記制御基板に形成され、励磁信号が入力される励磁コイルパターン及び検出信号を出力する検出コイルパターンと、
前記シャフトに固定され、前記励磁コイルパターン及び前記検出コイルパターンに対向して回転するセンサロータと、を有する
ブラシレスモータ。 - 請求項１に記載のブラシレスモータであって、
前記シャフトは、その両端部が前記ハウジングから突出して形成されるブラシレスモータ。 - 請求項１に記載のブラシレスモータであって、
前記シャフトは、運転者によるステアリングホイールの操作に伴って回転するステアリングシャフトの一部を構成し、
前記ブラシレスモータは、前記ステアリングシャフトに操舵反力を付与する反力モータであるブラシレスモータ。 - 請求項１に記載のブラシレスモータであって、
前記ブラシレスモータは、車輪を転舵するラックシャフトに回転力を直接付与する転舵モータであるブラシレスモータ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2017026609A JP2018131079A (ja) | 2017-02-16 | 2017-02-16 | ブラシレスモータ |
| JP2017-026609 | 2017-02-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018150974A1 true WO2018150974A1 (ja) | 2018-08-23 |
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ID=63170334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/004203 WO2018150974A1 (ja) | 2017-02-16 | 2018-02-07 | ブラシレスモータ |
Country Status (2)
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|---|---|
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| WO (1) | WO2018150974A1 (ja) |
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-
2018
- 2018-02-07 WO PCT/JP2018/004203 patent/WO2018150974A1/ja active Application Filing
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