JP2004023841A

JP2004023841A - モータ

Info

Publication number: JP2004023841A
Application number: JP2002172779A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Okubo; 大久保　雅通; Yoshiaki Taniguchi; 谷口　義章; Hideaki Fujii; 藤井　秀明; Yoichi Shindo; 新藤　洋一
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22
Also published as: DE10326297A1; US6989616B2; US20030230942A1

Abstract

【課題】回路収容ユニットのスペース効率を高め、モータの小型化を図る。
【解決手段】回路収容ユニット２２は、アルミニウム製のユニット本体２５上に、基板２６、制御駆動回路２４を構成する電気部品２７、合成樹脂製のフレーム２８、合成樹脂製の絶縁板２９、アルミニウム製の遮蔽板３１、合成樹脂製のカバー３２を積み重ねた構成となっている。ユニット本体２５は、取付部３３と、平板状のベース部３４とから構成される。ベース部３４の下面側には、部品収容部３６ａ，３６ｂが突設されている。ベース部３４とモータ本体との間の間隙に突出する形で設けられ、その内部は収容空間３８となっている。基板２６上には背の低いＦＥＴ２７ａが配置される。部品収容部３６ａ，３６ｂには、背の高いコンデンサ２７ｂやリレー２７ｃが収容され、部品上の無駄な空間が省かれスペース効率が向上する。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御駆動回路が付属したモータに関し、特に、電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、装置のコンパクト化やモジュール化の要請から、励磁コイルの選択や電力供給量の調整を行う制御駆動回路をモータ本体と一体化したものが数多く提案されている。例えば、特開２００１−２１３３３６号公報には、ＤＣブラシレスモータとその制御駆動回路を一体化した電動油圧パワーステアリング装置が示されている。また、特開２０００−１７７６１２号公報や、特開平１０−８６８３１号公報、特開平８−１５０９４５号公報などには、ブラシ付モータと制御駆動回路を一体化した構成が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような回路一体型のモータでは、基板上に電気部品を載置したものを筐体に格納し、このような回路収容ユニットを単にモータ本体と一体化した構成に過ぎないため、ユニット分だけ装置が大型化するという問題がある。基板上の電気部品には様々な形態、サイズがあり、それらを平板状の基板に載置すると、最も背の高い部品に合わせて筐体を形成しなければならず、背の低い部品の上部には無駄な空間が発生する。前記公報の中には、基板をくの字形に曲げてギヤボックス外面に沿わせるなどの工夫も見られるが、やはり小型部品の上方には無駄な空間が生じている。このため、ユニット部分のスペース効率が悪く、モータ小型化の妨げとなっていた。
【０００４】
本発明の目的は、回路収容ユニットのスペース効率を高め、モータの小型化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、モータ本体と、前記モータ本体に供給する電力を制御する制御駆動回路とを有するモータであって、前記モータ本体に取り付けられ、平板状のベース部と、前記ベース部の前記モータ本体側に形成され、前記ベース部と前記モータ本体との間の間隙に突出し、内部に前記ベース部の前記モータ本体と反対側の面に開口する空間が形成された部品収容部とを備えてなる回路収容ユニットを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明のモータにあっては、背の高い部品を部品収容部に収容することができるため、寸法がまちまちの部品を配線しても、部品上に無駄な空間が生じない。従って、回路収容ユニット内のスペース効率を向上させることができ、ユニットの高さが低く抑えられ、モータの小型化を図ることが可能となる。
【０００７】
前記モータにおいて、前記回路収容ユニットに前記モータ本体に固定される取付部を設け、前記ベース部をこの取付部から軸方向に延設するようにしても良い。また、前記モータは、前記ベース部と前記モータ本体との間の間隙が、前記モータ本体の円筒状のケース外周面に沿って拡大する形態のモータであっても良い。さらに、前記部品収容部を、前記空間内に収容された電気部品の端子と、前記ベース部に配置された電気部品の端子とが略同一位置にて配列可能な深さに形成しても良い。これにより、端子が同じ高さに揃うため各部品間の配線が行い易くなり、配線量や配線工数を削減しコストダウンを図ることが可能となる。
【０００８】
一方、本発明のモータは、コイルが巻装されたコアと前記コアを収容するケースとを備えるステータと、前記ケースの一端側に配置されるブラケットと、複数個の磁極を備え前記ステータの内周に回転自在に配設されたロータと、前記ロータの回転角度を検出する回転検出素子とを備え、前記回転検出素子の出力信号に基づいて前記コイルに対する電力供給を前記制御駆動回路によって制御するブラシレスモータであっても良い。ブラシレスモータは制御駆動回路が必須であり、本発明によれば、コンパクトな回路収容ユニットを一体化した小型のブラシレスモータを提供することができる。
【０００９】
また、前記モータが、車両の操舵機構に対し操舵補助力を供給する電動パワーステアリング装置用のモータであっても良い。前記モータを使用することにより、コンパクトな電動パワーステアリング装置を提供することが可能となり、装置の軽量化が図られると共に、車載レイアウト上の自由度も増大する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるモータを正面上方向から見た場合の斜視図、図２は図１のモータを背面下方向から見た場合の斜視図、図３は図１のモータの断面図である。
【００１１】
図１のモータ１は、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用され、運転者がハンドルを操作すると、その操舵角や車両走行速度等に従い、操舵補助力を供給する。モータ１のロータシャフト２は、ジョイント３を介して図示しないギヤボックスの入力軸と接続され、その回転はギヤボックス内にて適宜減速された後、ステアリングコラムに伝達される。ステアリングコラムの回転動作は、ラックアンドピニオン型のステアリングギア部においてタイロッドの往復動作に変換され、操向車輪の転舵が行われる。これにより、操舵力がモータ１の回転力により補助され、運転者は小さな力でハンドルを操作することが可能となる。
【００１２】
モータ１は、図３に示すように、モータ本体２１と回路収容ユニット２２とが一体化された構成となっている。モータ１は、ステータ４の内側にロータ５を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであり、ホール素子（回転検出素子）１０によってロータ５の回転位置を検出するようになっている。ステータ４は、コイル６が巻装されたステータコア７と、ステータコア７を収容する金属製のケース８とから構成される。ステータコア７は、金属板を積層して形成されており、内周側に突設された突極にコイル６が巻回されて巻線が形成されている。
【００１３】
ロータ５は、ロータシャフト２と、ロータシャフト２に固定されたロータマグネット９及びロータマグネット９に外装されたマグネットカバー１１とから構成される。ロータシャフト２には円柱状のロータコア１２が形成されており、その外周に円筒状のロータマグネット９が固定されている。また、ロータシャフト２は、ベアリング１３ａ，１３ｂにてブラケット１４及びケース８に回転自在に支持されている。ブラケット１４はアルミダイカスト製の部材であり、ベアリング１３ａはその中央部に収容固定される。ケース８は金属製の円筒部材であり、ベアリング１３ｂはその端部中央に収容固定される。
【００１４】
ブラケット１４とケース８の間には、回路収容ユニット２２が介設されている。図３に示すように、回路収容ユニット２２の装置内部側にはホール素子１０を実装した基板２３が取り付けられている。また、回路収容ユニット２２には、ホール素子１０からの信号に基づき、コイル６に供給する電力を制御する制御駆動回路２４が収容されている。
【００１５】
ホール素子１０の内側には、ロータシャフト２に固定されたセンサマグネット１５が配設される。センサマグネット１５には、ロータマグネット９の磁極と同位置に同極数の磁極が形成されている。ロータシャフト２が回転すると、センサマグネット１５もまたホール素子１０近傍にて回転する。ホール素子１０は磁極変化に伴い出力信号がＨＩ，ＬＯに変化する。制御駆動回路２４は、この出力信号の変化を捉えてロータシャフト２の回転位置を検出し、コイル６に対し適宜電力供給を行う。
【００１６】
図４は、回路収容ユニット２２の構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、回路収容ユニット２２は、アルミニウム製のユニット本体２５上に、基板２６や、制御駆動回路２４を構成する電気部品２７等を積み重ねた構成となっている。ユニット本体２５は、ブラケット１４とケース８の間に挟持される取付部３３と、取付部３３の外端部に一体形成された平板状のベース部３４とから構成される。取付部３３とブラケット１４及びケース８の間はＯリング１６，１７によって気密に接続される。ベース部３４は、取付部３３からケース８の外周面と対向する形で軸方向、すなわちロータシャフト２の延伸方向に沿って設けられている。ベース部３４の下面側には、放熱フィン３５と、部品収容部３６ａ，３６ｂが突設されている。部品収容部３６ａ，３６ｂは、それぞれベース部３４とケース８との間の間隙３７に突出する形で設けられ、その内部は収容空間３８となっている。収容空間３８は、ベース部３４のベース面３４ａに開口している。
【００１７】
平板状のベース部３４と円筒形状のケース８との間に形成される間隙３７は、図２に示すように、ケース８の上端中央部では狭いものの（寸法Ｇ１）、ケース外周面８ａに沿って拡大する（寸法Ｇ２）。従来、この拡大する間隙３７のスペースは、単に放熱用としてしか使用されておらずデッドスペースとして扱われていた。これに対し当該モータ１では、このスペースに着目し、そこに部品収容部３６ａ，３６ｂを突設すると共に、その中を収容空間３８として背の高い電気部品を収容できるようにしている。なお、ベース部３４は曲面形状のものをすべて排するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でベース部３４を適宜曲面形状とすることも可能である。
【００１８】
ユニット本体２５では、ベース部３４のベース面３４ａ上に、部品収容部３６ａ，３６ｂ内の収容空間３８が開口している。また、ベース面３４ａ上には、基板２３との接続のための接続孔３９が形成されている。ベース面３４ａ上には基板２６が載置され、その上には電気部品２７のうち背の低いＦＥＴ２７ａが配置される。一方、部品収容部３６ａは長孔状の収容空間３８を有し、その中にはコンデンサ２７ｂが収容される。また、部品収容部３６ｂは、幅、深さ共に部品収容部３６ａよりも大きく形成され、その中にはリレー２７ｃが収容される。
【００１９】
図５は、ユニット本体２５に電気部品２７を取り付けた状態を示す斜視図である。図５に示すように、部品収容部３６ａ，３６ｂに収容された各部品は、収容空間３８内に収まり、それぞれの端子部分がベース面３４ａ上に現れる。各電気部品２７の端子は、ベース面３４ａ上の略同一位置に配列される。すなわち、背の高い部品も背の低い部品も、部品寸法に関わらずその端子部分がほぼ同じ高さに揃うようになっている。従って、寸法がまちまちの部品を収容しても部品上に無駄な空間が生ぜず、回路収容ユニット２２内のスペース効率が向上し、ユニットの高さを低く抑えることができ、モータの小型化を図ることが可能となる。また、端子が同じ高さに揃うため各部品間の配線も行い易く、配線量や配線工数を削減しコストダウンを図ることも可能となる。なお、電気部品２７の熱はアルミニウム製のユニット本体２５を介して、アルミダイカスト製のブラケット１４や金属製のケース８等に放熱される。
【００２０】
電気部品２７を配置した後、各電気部品２７間及び基板２３との配線４１を行い、ベース面３４ａ上に合成樹脂製のフレーム２８を取り付ける。図６は、ユニット本体２５にフレーム２８を取り付けた状態を示す斜視図である。フレーム２８には、コンデンサ２７ｂを格納するコンデンサ格納部４２や、ＦＥＴ２７ａの端子を格納する端子格納孔４３が設けられている。また、フレーム２８の一端側には、電源供給用の電源線カプラ４４と、制御駆動回路２４と外部の制御装置とを接続するための信号線カプラ４５が設けられている。
【００２１】
フレーム２８の上には合成樹脂製の絶縁板２９が載置される。絶縁板２９の上にはさらにアルミニウム製の遮蔽板３１が載置され、その上から合成樹脂製のカバー３２が取り付けられる。絶縁板２９により、電気部品２７の端子と遮蔽板３１との間が電気的に絶縁される。また、遮蔽板３１により外来ノイズの影響が妨げられ、カバー３２により回路収容ユニット２２内は外部の熱から遮熱される。
【００２２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、部品収容部３６ａ，３６ｂにコンデンサやリレーを収容する例を示したが、部品収容部３６ａ，３６ｂに収容される電気部品はこれには限定されない。また、部品収容部３６ａ，３６ｂの設置位置も、間隙３７の寸法と収容される部品高さ、配線等との関係により適宜変更可能である。前述の実施の形態では、軸方向に沿った孔を形成したものを示したが、軸方向と直角方向に（接続孔３９と同方向に）部品収容部を設けることもできる。その場合、間隙３７の寸法に応じて収容空間３８の深さを段階的に形成することも可能である。
【００２３】
一方、前述の実施の形態では、本発明を適用したモータとして電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを挙げたが、モータの形態はブラシレスモータには限定されず、ブラシ付のモータでも本発明は適用可能である。また、その用途もコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置のみならず、他の方式の電動パワーステアリング装置や電動油圧パワーステアリング装置にも適用可能である。さらに、電動パワーステアリング装置以外の用途、例えば、ロボット等の産業用機械やパソコン等のＩＴ機器などにも適用可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のモータによれば、回路収容ユニットのベース部のモータ本体側に、ベース部とモータ本体との間に形成される間隙に突出し、内部に電気部品が収容される空間を有する部品収容部を設けたので、背の高い部品を部品収容部に収容することができ、寸法がまちまちの部品を配線しても、部品上に無駄な空間が生じない。従って、回路収容ユニット内のスペース効率を向上させることができ、ユニットの高さが低く抑えられ、モータの小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるモータを正面上方向から見た場合の斜視図である。
【図２】図１のモータを背面下方向から見た場合の斜視図である。
【図３】図１のモータの断面図である。
【図４】回路収容ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】ユニット本体に電気部品を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】ユニット本体にフレームを取り付けた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　モータ
２　　ロータシャフト
３　　ジョイント
４　　ステータ
５　　ロータ
６　　コイル
７　　ステータコア
８　　ケース
８ａ　ケース外周面
９　　ロータマグネット
１０　　ホール素子
１１　　マグネットカバー
１２　　ロータコア
１３ａ，１３ｂ　　ベアリング
１４　　ブラケット
１５　　センサマグネット
１６　　Ｏリング
１７　　Ｏリング
２１　　モータ本体
２２　　回路収容ユニット
２３　　基板
２４　　制御駆動回路
２５　　ユニット本体
２６　　基板
２７　　電気部品
２７ａ　ＦＥＴ
２７ｂ　コンデンサ
２７ｃ　リレー
２８　　フレーム
２９　　絶縁板
３１　　遮蔽板
３２　　カバー
３３　　取付部
３４　　ベース部
３４ａ　ベース面
３５　　放熱フィン
３６ａ，３６ｂ　　部品収容部
３７　　間隙
３８　　収容空間
３９　　接続孔
４１　　配線
４２　　コンデンサ格納部
４３　　端子格納孔
４４　　電源線カプラ
４５　　信号線カプラ
Ｇ１，Ｇ２　　間隙寸法

Claims

モータ本体と、前記モータ本体に供給する電力を制御する制御駆動回路とを有するモータであって、
前記モータ本体に取り付けられ、平板状のベース部と、前記ベース部の前記モータ本体側に形成され、前記ベース部と前記モータ本体との間の間隙に突出し、内部に前記ベース部の前記モータ本体と反対側の面に開口する空間が形成された部品収容部とを備えてなる回路収容ユニットを有することを特徴とするモータ。
請求項１記載のモータにおいて、前記回路収容ユニットは、前記モータ本体に固定される取付部を有し、前記ベース部は前記取付部から軸方向に延設されることを特徴とするモータ。
請求項１又は２記載のモータにおいて、前記ベース部と前記モータ本体との間の間隙は、前記モータ本体の円筒状のケース外周面に沿って拡大することを特徴とするモータ。
請求項１〜３の何れか１項に記載のモータにおいて、前記部品収容部の空間は、前記空間内に収容された電気部品の端子と、前記ベース部に配置された電気部品の端子とが略同一位置にて配列可能な深さを有することを特徴とするモータ。
請求項１〜４の何れか１項に記載のモータにおいて、前記モータは、コイルが巻装されたコアと前記コアを収容するケースとを備えるステータと、前記ケースの一端側に配置されるブラケットと、複数個の磁極を備え前記ステータの内周に回転自在に配設されたロータと、前記ロータの回転角度を検出する回転検出素子とを備え、前記回転検出素子の出力信号に基づいて前記コイルに対する電力供給を前記制御駆動回路によって制御するブラシレスモータであることを特徴とするモータ。
請求項１〜４の何れか１項に記載のモータにおいて、前記モータは、車両の操舵機構に対し操舵補助力を供給する電動パワーステアリング装置用のモータであること特徴とするモータ。