WO2018123880A1 - モータ、および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と、シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、センサマグネットの上側に位置する回転センサと、基板とヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、基板およびヒートシンクの少なくとも一方には、上下方向から見て放熱材と貫通孔の間に位置し、基板とヒートシンクとの間の隙間に向かって開口して放熱材を滞留させる逃がし部が設けられている、モータ。

Description

モータ、および電動パワーステアリング装置

　本発明は、モータ、および電動パワーステアリング装置に関する。

　電子部品から発生する熱を放熱するために、電子部品が実装された基板とヒートシンクとを組み付け、電子部品とヒートシンクとの間に放熱材を用いる冷却構造が知られている（例えば特許文献１）。このような従来技術では、基板又はヒートシンクに放熱材を塗布した後、基板とヒートシンクとを組み付けることにより、放熱材を両部材の間に押し広げている。

特開２０１３－２３２６５４号公報

　基板を備えたモータに上述の冷却構造を採用する場合に、ベアリングホルダをヒートシンクとして利用することができる。ベアリングホルダには、回転軸を挿通させる貫通孔を設ける場合がある。この場合に、放熱材が貫通孔を介して回転部分に付着して回転を阻害する虞がある。

　本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、放熱材を介して基板からヒートシンクに熱を逃がす構成を採用するとともに、放熱材の飛散を抑制できるモータおよびそのようなモータを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的の一つとする。

　本発明のモータの一つの態様は、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、前記シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、前記ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と、前記シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、前記センサマグネットの上側に位置する回転センサと、前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、前記基板および前記ヒートシンクの少なくとも一方には、上下方向から見て前記放熱材と前記貫通孔の間に位置し、前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に向かって開口して前記放熱材を滞留させる逃がし部が設けられている。

　本発明の一つの態様によれば基板で生じた熱を効率的に放熱できるモータ、およびそのようなモータを備えた電動パワーステアリング装置が提供される。

図１は、一実施形態のモータを示す断面図である。 図２は、図１の一部を拡大した部分断面図である。 図３は、一実施形態のモータにおける第１の基板の上面図である。 図４は、変形例１のモータの部分断面図である。 図５は、変形例２のモータの部分断面図である。 図６は、変形例３のモータの部分断面図である。 図７は、変形例３のモータにおける第１の基板の上面図である。 図８は、実施形態のモータに採用可能な銅インレイ基板の部分断面図である。 図９は、実施形態の電動パワーステアリング装置を示す模式図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

　また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であって図１の左右方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

　また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側，一方側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側，他方側）を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。

＜モータ＞

　図１は、本実施形態のモータ１を示す断面図である。図２は、図１の一部を拡大した拡大断面図である。

　モータ１は、モータハウジング１１と、基板ハウジング１２と、シャフト２１を有するロータ２０と、ステータ３０と、上側ベアリング（ベアリング）２４と、下側ベアリング２５と、センサマグネット６３と、ベアリングホルダ（ヒートシンク）４０と、第１の基板６６と、第２の基板６７と、回転センサ６１と、放熱材Ｇと、を備える。

［ハウジング］

　モータハウジング１１および基板ハウジング１２は、モータ１の各部を内部に収容する。モータハウジング１１は、上側（＋Ｚ側）に開口する筒状である。また、基板ハウジング１２は、下側（－Ｚ側）に開口する筒状である。モータハウジング１１と基板ハウジング１２とは、互いに開口を対向させて配置されている。モータハウジング１１と基板ハウジング１２との間には、後述するベアリングホルダ４０の周縁部が挟み込まれている。

　モータハウジング１１は、第１の筒状部１４と、第１の底部１３と、下側ベアリング保持部１８と、を有する。第１の筒状部１４は、ステータ３０の径方向外側を囲む筒状である。本実施形態において第１の筒状部１４は、例えば、円筒状である。第１の筒状部１４は、上端においてベアリングホルダ４０の周縁に設けられた段差部４０ｂに嵌め込まれている。第１の筒状部１４の内側面には、ステータ３０が固定されている。

　第１の底部１３は、第１の筒状部１４の下側（－Ｚ側）の端部に設けられている。第１の底部１３には、第１の底部１３を軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する出力軸孔部１３ａが設けられている。下側ベアリング保持部１８は、第１の底部１３の上側（＋Ｚ側）の面に設けられている。下側ベアリング保持部１８は、下側ベアリング２５を保持する。

　基板ハウジング１２は、モータハウジング１１の上側に（＋Ｚ側）に位置する。本実施形態では、基板ハウジング１２は、第１の基板６６および第２の基板６７を収容する。第１の基板６６および第２の基板６７の上面および下面の少なくともいずれか一方には、電子部品等が実装される。基板ハウジング１２は、第２の筒状部１５と、第２の底部１６と、を有する。なお、モータ１において用いられる基板の枚数は、２枚に限られず、１枚でもよく、３枚以上であってもよい。

　第２の筒状部１５は、第１の基板６６および第２の基板６７の径方向外側を囲む筒状である。第２の筒状部１５は、例えば、円筒状である。第２の筒状部１５の下端にはフランジ部１５ａが設けられている。第２の筒状部１５は、フランジ部１５ａにおいてベアリングホルダ４０の上面４０ａに接続されている。

［ロータ］

　ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、ロータマグネット２３と、センサマグネット６３と、を有する。

　シャフト２１は、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする。シャフト２１は、下側ベアリング２５と上側ベアリング２４とによって、中心軸Ｊの軸周りに回転可能に支持されている。シャフト２１の下側（－Ｚ側）の端部は、出力軸孔部１３ａを介してハウジング１０の外部に突出している。シャフト２１の下側の端部には、例えば、出力対象に接続するためのカプラー（図示略）が圧入される。シャフト２１の上側（＋Ｚ側）の端部は、ベアリングホルダ４０の貫通孔４５および第１の基板６６の基板貫通孔６６ｈを介して第１の基板６６の上側に突出している。シャフト２１の上端面２１ａには穴部が設けられている。シャフト２１の穴部には、取付部材６２が嵌め合わされている。取付部材６２は、軸方向に延びる棒状部材である。取付部材６２の先端にはセンサマグネット６３が固定されている。

　ロータコア２２は、シャフト２１に固定されている。ロータコア２２は、シャフト２１を周方向に囲んでいる。ロータマグネット２３は、ロータコア２２に固定されている。より詳細には、ロータマグネット２３は、ロータコア２２の周方向に沿った外側面に固定されている。ロータコア２２およびロータマグネット２３は、シャフト２１とともに回転する。なお、ロータコア２２が貫通孔または凹部を有し、当該貫通孔または凹部の内部にロータマグネット２３が収容されてもよい。

　センサマグネット６３は、シャフト２１の上端部に固定されている。センサマグネット６３は、円環状である。センサマグネット６３は、シャフト２１に固定された取付部材６２の外側面に嵌め合わされている。なお、センサマグネット６３の形状は、円環状に限られず、環状や円盤状など他の形状であってもよい。この場合、センサマグネット６３には、凹部が設けられ、当該凹部に取付部材６２の先端が圧入や接着等によって固定されてもよい。また、センサマグネット６３はシャフト２１の先端に直接取り付けられてもよい。

［ステータ］

　ステータ３０は、ロータ２０の径方向外側を囲んでいる。ステータ３０は、ステータコア３１と、ボビン３２と、コイル３３と、を有する。ボビン３２は、絶縁性を有する材料から構成される。ボビン３２は、ステータコア３１の少なくとも一部を覆う。モータ１の駆動時において、コイル３３は、ステータコア３１を励磁する。コイル３３は、導電線が巻き回されて構成される。コイル３３は、ボビン３２に設けられている。コイル３３を構成する導電線の端部には、図示略の接続端子が設けられている。接続端子は、コイル３３から上側に向かって延びる。接続端子は、ベアリングホルダ４０を貫通して第１の基板６６に接続されている。なお、コイル３３を構成する導電線の端部が直接的に第１の基板６６に接続されてもよい。

［上側ベアリングおよび下側ベアリング］

　上側ベアリング２４および下側ベアリング２５は、本実施形態においてボールベアリングである。上側ベアリング２４は、シャフト２１の上端部を回転可能に支持する。上側ベアリング２４は、ステータ３０の上側（＋Ｚ側）に位置する。上側ベアリング２４は、ベアリングホルダ４０に保持されている。下側ベアリング２５は、シャフト２１の下端部を回転可能に支持する。下側ベアリング２５は、ステータ３０の下側（－Ｚ側）に位置する。下側ベアリング２５は、モータハウジング１１の下側ベアリング保持部１８に保持されている。

　上側ベアリング２４と下側ベアリング２５とは、シャフト２１を支持している。上側ベアリング２４および下側ベアリング２５の種類は、特に限定されず、他の種類のベアリングを用いてもよい。

［第１の基板、第２の基板］

　第１の基板６６および第２の基板６７は、モータ１を制御する。すなわち、モータ１は、第１の基板６６および第２の基板６７から構成され、シャフト２１の回転を制御する制御装置６０を備える。第１の基板６６および第２の基板６７には、電子部品が実装されている。第１の基板６６および第２の基板６７に実装される電子部品は、回転センサ６１、電解コンデンサ、チョークコイル等である。

　第１の基板６６は、ベアリングホルダ４０の上側（＋Ｚ側）に配置されている。第２の基板６７は、第１の基板６６の上側に配置されている。第１の基板６６および第２の基板６７の板面方向は、ともに軸方向に対して垂直である。第１の基板６６および第２の基板６７は、軸方向からみて互いに重なり合って配置されている。すなわち、第１の基板６６および第２の基板６７は、軸方向に沿って所定の隙間を介し積層されている。

　第１の基板６６は、下面６６ａと上面６６ｂとを有する。同様に、第２の基板６７は、下面６７ａと上面６７ｂとを有する。第１の基板６６の上面６６ｂと第２の基板６７の下面６７ａは、隙間を介して上下方向に対向している。また、第１の基板６６の下面６６ａとベアリングホルダ４０の上面４０ａは、隙間を介して上下方向に対向する。すなわち、第１の基板６６は、ベアリングホルダ４０の上側に隙間を介して配置されている。第１の基板６６とベアリングホルダ４０との間の隙間には、放熱材Ｇが充填されている。

　第１の基板６６および第２の基板６７には、それぞれ上下方向に貫通する複数の孔６６ｃ、６７ｃが設けられている。第１の基板６６の孔６６ｃと第２の基板６７の孔６７ｃとは、軸方向からみて互いに重なりあって配置されている。接続ピン５１は、孔６６ｃ、６７ｃとの間で軸方向（上下方向）に沿って延びている。接続ピン５１は、下側に位置する第１の先端部５１ａと、上側に位置する第２の先端部５１ｂと、を有する。第１の先端部５１ａは、上面６６ｂ側から第１の基板６６の孔６６ｃに圧入されている。また、第２の先端部５１ｂは、下面６７ａ側から第２の基板６７の孔６７ｃに圧入されている。これにより、第１の基板６６と第２の基板６７は、複数の接続ピン（配線）５１により電気的に接続されている。

　第１の基板６６には、基板貫通孔６６ｈが設けられている。基板貫通孔６６ｈには、シャフト２１が挿通する。したがって、シャフト２１の上端面２１ａは、第１の基板６６の上面６６ｂより上側に位置する。また、シャフト２１の上端部に固定されたセンサマグネット６３は、第１の基板６６より上側に位置する。

　第１の基板６６の下面６６ａには、発熱素子６９が実装されている。

　図３は、第１の基板６６の上面図である。第１の基板６６の下面６６ａには、発熱素子６９としての電界効果トランジスタ６９ａ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路６９ｃおよび電源用集積回路６９ｄが実装されており、上面６６ｂには、発熱素子６９としてのコンデンサ６９ｂが実装されている。すなわち、複数の発熱素子６９のうち幾つかの発熱素子６９は、第１の基板６６の下面６６ａに位置する。また、発熱素子６９は、上下方向から見て、ベアリングホルダ４０の凹溝４７より径方向外側に位置する。下面６６ａとベアリングホルダ４０の上面４０ａとの間であって、凹溝４７の径方向外側には、放熱材Ｇが充填されているため、発熱素子６９は、放熱材Ｇで覆われている。このため本実施形態によれば、発熱素子６９から放熱材Ｇに効率的に熱を移動させることができる。

　なお、本実施形態において、複数の発熱素子６９のうちコンデンサ６９ｂを除く他の発熱素子６９が、第１の基板６６の上面６６ｂに配置されているが、全ての発熱素子６９を第１の基板６６の下面６６ａに配置してもよい。すなわち、複数の発熱素子６９のうち、電界効果トランジスタ６９ａ、コンデンサ６９ｂ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路６９ｃおよび電源用集積回路６９ｄのうち何れか１つ又は２つ以上が、第１の基板６６の下面６６ａに実装されていれば、上述の効果を奏することができる。

　本明細書において発熱素子６９は、実装部品のうち動作において熱を発し高温となる素子を意味する。発熱素子６９としては、上述したように、電界効果トランジスタ、コンデンサ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路、電源用集積回路が例示されるが、高温となる素子であればその種類は限定されない。

　図３に示すように、第１の基板６６の下面６６ａは、３つの領域（第１の領域Ａ６９ａ、第２の領域Ａ６９ｂおよび第３の領域Ａ６９ｃ）に区画される。第１の領域Ａ６９ａ、第３の領域Ａ６９ｃおよび第２の領域Ａ６９ｂは、面内の一方向（本実施形態ではＹ軸方向）に沿ってこの順で並んでいる。すなわち、Ｙ軸方向に沿って、第１の領域Ａ６９ａと第２の領域Ａ６９ｂとの間に、第３の領域Ａ６９ｃが位置する。第１～第３の領域Ａ６９ａ、Ａ６９ｂ、Ａ６９ｃの境界線は、互いに略平行な直線状に延びる。第１の領域Ａ６９ａは、下面６６ａの全体に対して半分以上の領域を占める。第１の領域Ａ６９ａには、電界効果トランジスタ６９ａが位置することが好ましい。第２の領域Ａ６９ｂには、コンデンサ６９ｂが位置することが好ましい。第３の領域Ａ６９ｃには、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路６９ｃおよび電源用集積回路６９ｄが位置することが好ましい。

　［回転センサ］

　回転センサ６１は、第２の基板６７の下面６７ａに実装されている。回転センサ６１は、センサマグネット６３の上側に位置する。回転センサ６１は、軸方向から見て、センサマグネット６３と重なるように配置されている。回転センサ６１は、センサマグネット６３の回転を検出する。本実施形態において回転センサ６１は、磁気抵抗素子である。回転センサ６１は、例えば、ホール素子であってもよい。

［放熱材］

　放熱材Ｇは、ベアリングホルダ４０の上面４０ａと第１の基板６６の下面６６ａとの間に位置する。放熱材Ｇは、第１の基板６６および第１の基板６６に実装された実装部品において生じた熱を、ベアリングホルダ４０に伝える。ベアリングホルダ４０は、放熱材Ｇから伝わる熱を外部に放熱する。放熱材Ｇは、一方向から付与される圧力に対して形状が容易に変化する柔軟性を有する半固形体（又はゲル状）であってもよい。放熱材Ｇは、流動性を有するグリスであってもよい。また、放熱材Ｇは、未硬化状態において流動性を有しており、塗布後に硬化する硬化性物質であってもよい。

　本実施形態において、放熱材Ｇは、絶縁性を有する。これにより、放熱材は、第１の基板６６とベアリングホルダ４０との間での放電を抑制することができる。なお、放熱材Ｇが、絶縁性を有さない場合には、ベアリングホルダ４０の上面４０ａに絶縁シートを貼付するなどの絶縁対策を行ってもよい。

［ベアリングホルダ（ヒートシンク）］

　ベアリングホルダ４０は、ステータ３０の上側（＋Ｚ側）に位置している。ベアリングホルダ４０は、ホルダ本体部（ヒートシンク本体部）４９と、上側ベアリング保持部４８と、を備える。また、ベアリングホルダ４０には、シャフト２１が挿通する貫通孔４５が設けられている。ベアリングホルダ４０は、上側ベアリング保持部４８において上側ベアリング２４を直接的に保持する。ベアリングホルダ４０の平面視（ＸＹ面視）形状は、例えば、中心軸Ｊと同心の円形状である。ベアリングホルダ４０は、金属製である。本実施形態においてベアリングホルダ４０は、モータハウジング１１と基板ハウジング１２との間に挟み込まれている。なお、ベアリングホルダ４０の平面視（ＸＹ面視）形状は、円形状に限られず、多角形状などの他の形状であってもよい。

　ベアリングホルダ４０は、第１の基板６６および第１の基板６６の実装部品で生じた熱を、放熱材Ｇを介して受け取り外部に放熱する。すなわち、本実施形態によれば、ベアリングホルダ４０をヒートシンクとして機能させることができる。ベアリングホルダ４０は、熱伝導効率の高い材料から構成されることが好ましく、例えばアルミニウム合金からなることが好ましい。なお、ベアリングホルダ４０は、アルミニウム、銅、銅合金、または、ＳＵＳなどの鉄系金属などの材料から構成されてもよい。

　上側ベアリング保持部４８は、ベアリングホルダ４０の下側（－Ｚ側）の面に設けられている。上側ベアリング保持部４８は、上側ベアリング２４を保持する。上側ベアリング保持部４８は、下側を向く下向き面４８ａと、径方向内側を向く保持部内周面４８ｂと、を有する。下向き面４８ａには、貫通孔４５が開口する。下向き面４８ａには、ウェーブワッシャ４６を介して上側ベアリング２４の外輪の上面が接触する。また、保持部内周面４８ｂは、上側ベアリング２４の外輪と嵌合する。下向き面４８ａは、ベアリングホルダ４０に対する上側ベアリング２４を位置決めする。下向き面４８ａと上側ベアリング２４の外輪との間にウェーブワッシャ４６を介在させることで、上側ベアリング２４に予圧を付与させることができる。

　ホルダ本体部４９には、上下方向に貫通する貫通孔４５が設けられている。貫通孔４５は、ホルダ本体部４９の略中央に位置する。貫通孔４５の内側には、シャフト２１が挿通される。ベアリングホルダ４０に貫通孔４５が設けられていることで、ベアリングホルダ４０に対するシャフト２１の組立工程の自由度を高めることができる。例えば、組み立て時において、シャフト２１の上端面２１ａに圧入の際の力を受ける治具を貫通孔４５内に配置できるため、シャフト２１をベアリングホルダ４０に組み付けた状態で、シャフト２１に他の部材を圧入するという組立順序を採用できる。

　ホルダ本体部４９は、上側を向く上面４０ａを有する。上面４０ａは、第１の基板６６の下面６６ａと対向する。上面４０ａには、下側に凹む収容凹部４１が設けられている。また、上面４０ａには、下側に凹む凹溝（逃がし部）４７が設けられている。収容凹部４１および凹溝４７は、上側に開口する。収容凹部４１には、スペーサ８０が挿入されている。

　スペーサ８０は、収容凹部４１の内側面に沿う側壁部８１と、収容凹部４１の底面に沿う底壁部８２と、側壁部８１の上端に位置するフランジ部８３と、を有する。スペーサ８０は、絶縁材料からなる。フランジ部８３は、ベアリングホルダ４０と第１の基板６６との間に挟み込まれた状態で、第１の基板６６とともにフランジ部８３にネジ止めされる。フランジ部８３は、ベアリングホルダ４０に対する第１の基板６６の上下方向の位置を決める。

　凹溝４７は、ホルダ本体部４９の上面４０ａに設けられている。凹溝４７は、上下方向から見て中心軸Ｊを中心とした円形に延びる。凹溝４７は、上下方向から見て、第１の基板６６の基板貫通孔６６ｈの径方向外側に位置し第１の基板６６と重なる。また、凹溝４７の上側の開口は、第１の基板６６の下面６６ａと対向する。すなわち、凹溝４７は、ベアリングホルダ４０と第１の基板６６との間の隙間に向かって開口する。

　凹溝４７は、シャフト２１を径方向外側から囲む。凹溝４７は、シャフト２１の周方向に沿って連続している。凹溝４７は、上下方向から見て放熱材Ｇが充填される空間と貫通孔４５との間に位置している。放熱材Ｇが、径方向外側から径方向内側に濡れ広がると移動経路中の凹溝４７に侵入する。すなわち、凹溝４７は、放熱材Ｇを凹溝４７の深さ方向に逃がして滞留させる逃がし部として機能する。これにより、放熱材Ｇが、凹溝４７より径方向内側に移動することを抑制でき、貫通孔４５内に侵入することを抑制できる。

　なお、本実施形態において、放熱材Ｇがシャフト２１の周方向に沿って第１の基板６６とベアリングホルダ４０の間に充填されている。このため、本実施形態では、凹溝４７がシャフト２１を径方向外側から囲むことで、放熱材Ｇが径方向内側に移動することを抑制できる。しかしながら、放熱材Ｇが、シャフト２１の周方向一部の領域にのみ位置する場合、上下方向から見て凹溝４７が放熱材Ｇと貫通孔４５との間に位置していれば、上述の効果を奏することができる。

　図２に示すように、本実施形態の凹溝４７の底部４７ｂは、円弧形状を有する。しかしながら凹溝４７の底部４７ｂの形状はこれに限定されない。例えば、底部４７ｂは、径方向内側から外側に向かって深さを浅く又は深くする傾斜面であってもよい。

＜変形例１＞

　図４に、変形例１のモータ１０１の部分断面図を示す。本変形例のモータ１０１は、上述のモータ１と比較して、ベアリングホルダ１４０の上面１４０ａに複数の凹溝１４７Ａ、１４７Ｂが設けられている点が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

　本変形例のモータ１０１は、シャフト２１と、センサマグネット６３と、ベアリングホルダ（ヒートシンク）１４０と、第１の基板６６と、回転センサ６１と、放熱材Ｇと、を備える。

　ベアリングホルダ１４０は、ホルダ本体部（ヒートシンク本体部）１４９と、上側ベアリング保持部１４８と、を備える。ホルダ本体部１４９には、上下方向に貫通する貫通孔１４５が設けられている。貫通孔１４５の内側には、シャフト２１の上端部およびセンサマグネット６３が配置されている。上側ベアリング保持部１４８は、上側ベアリング２４を保持する。

　ホルダ本体部１４９の上面１４０ａには、第１の凹溝１４７Ａと、第２の凹溝１４７Ｂとが設けられている。第１の凹溝１４７Ａおよび第２の凹溝１４７Ｂは、ベアリングホルダ１４０と第１の基板６６との間の隙間に向かって開口する。第１の凹溝１４７Ａおよび第２の凹溝１４７Ｂは、上下方向から見て中心軸Ｊを中心とした円形に延びる。すなわち、第１の凹溝１４７Ａと第２の凹溝１４７Ｂは、同心円状に配置されている。上下方向から見て、第１の凹溝１４７Ａは、第２の凹溝１４７Ｂの径方向外側に位置し、第２の凹溝１４７Ｂは、第１の基板６６の基板貫通孔６６ｈの径方向外側に位置する。第１の凹溝１４７Ａおよび第２の凹溝１４７Ｂは、シャフト２１を径方向外側から囲む。第１の凹溝１４７Ａおよび第２の凹溝１４７Ｂは、シャフト２１の周方向に沿って連続している。

　本変形例によれば、第１および第２の凹溝１４７Ａ、１４７Ｂが、放熱材Ｇと貫通孔１４５の間に位置する。第１および第２の凹溝１４７Ａ、１４７Ｂは、内部に放熱材Ｇが侵入することで、放熱材Ｇが径方向内側に移動することを抑制する。複数の凹溝（第１および第２の凹溝１４７Ａ、１４７Ｂ）は、放熱材Ｇが径方向外側から径方向内側に濡れ広がることを２段階に抑制する。したがって、本変形例によれば、これにより、放熱材Ｇが貫通孔１４５内に達することをより効果的に抑制できる。なお、本変形例では、複数の凹溝として、径方向に並ぶ２つの凹溝を例示したが、凹溝の数は限定されない。

＜変形例２＞

　図５に、変形例２のモータ２０１の部分断面図を示す。本変形例のモータ２０１は、上述のモータ１と比較して、シャフト２２１の上端部に固定されたセンサマグネット６３および回転センサ１６１の位置などが異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

　本変形例のモータ２０１は、シャフト２２１と、センサマグネット６３と、ベアリングホルダ４０と、第１の基板２６６と、回転センサ１６１と、放熱材Ｇと、を備える。

　第１の基板２６６は、ベアリングホルダ４０の上側に下面２６６ａを対向させて配置されている。本変形例の第１の基板２６６には、基板貫通孔が設けられていない。したがって、第１の基板２６６は、ベアリングホルダ４０の貫通孔４５の上側の開口を覆う。

　第１の基板２６６の下面２６６ａには、回転センサ１６１が実装されている。回転センサ１６１は、センサマグネット６３の上側に位置する。回転センサ１６１は、中心軸Ｊ上に位置する。本変形例では、第１の基板２６６上に、回転センサ１６１が実装されており、モータ駆動に必要な全ての回路構成を第１の基板２６６にできる。すなわち、本変形例において、単一の基板により駆動するモータ２０１を構成してもよい。

＜変形例３＞

　図６に、変形例３のモータ３０１の部分断面図を示し、図７に、変形例３のモータ３０１における第１の基板３６６の上面図を示す。本変形例のモータ３０１は、上述のモータ１と比較して、第１の基板３６６に逃げ部としてのスリット（逃がし部）３６８が設けられている点が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

　本変形例のモータ３０１は、シャフト２１と、センサマグネット６３と、ベアリングホルダ（ヒートシンク）３４０と、第１の基板３６６と、第２の基板６７と、第２の基板６７に実装されている回転センサ６１と、放熱材Ｇと、を備える。

　ベアリングホルダ３４０は、ホルダ本体部（ヒートシンク本体部）３４９と、上側ベアリング保持部３４８と、を備える。ホルダ本体部３４９には、上下方向に貫通する貫通孔３４５が設けられている。なお、図７において、貫通孔３４５の縁部は、第１の基板３６６の基板貫通孔３６６ｈの縁部を示す線と重なっている。本変形例のホルダ本体部３４９の上面には、凹溝が設けられていない。上側ベアリング保持部３４８は、上側ベアリング２４を保持する。

　第１の基板３６６は、ベアリングホルダ３４０の上側に下面３６６ａを対向させて配置されている。第１の基板３６６には、基板貫通孔３６６ｈが設けられている。基板貫通孔３６６ｈには、シャフト２１が挿通する。また、シャフト２１の上端部に固定されたセンサマグネット６３は、第１の基板３６６より上側に位置し、上下方向において回転センサ６１に対向する。

　第１の基板３６６には、スリット３６８が設けられている。スリット３６８は、第１の基板３６６を貫通する。したがって、スリット３６８は、ベアリングホルダ３４０と第１の基板３６６との間の隙間に向かって開口する。

　スリット３６８は、シャフト２１を径方向外側から囲む。スリット３６８は、上下方向から見て放熱材Ｇが充填される空間と貫通孔３４５との間に位置している。放熱材Ｇが、径方向外側から径方向内側に濡れ広がると移動経路中のスリット３６８に侵入する。すなわち、スリット３６８は、放熱材Ｇを滞留させる逃がし部として機能する。これにより、放熱材Ｇが、スリット３６８より径方向内側に移動することを抑制でき、貫通孔３４５内に侵入することを抑制できる。

　図７に示すように、スリット３６８は、４つの第１のスリット３６８Ａおよび４つの第２のスリット３６８Ｂを含む。すなわち、第１の基板３６６には、複数のスリット３６８が設けられている。第１のスリット３６８Ａおよび第２のスリット３６８Ｂは、上下方向から見て中心軸Ｊを中心とした円弧状に延びる。すなわち、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂは、同心円状に配置されている。４つの第１のスリット３６８Ａは、同一直径の円周上に位置し、９０°毎の回転対称に配置されている。同様に、４つの第２のスリット３６８Ｂは、同一直径の円周上に位置し、９０°毎の回転対称に配置されている。また、上下方向から見て、第２のスリット３６８Ｂは、第１のスリット３６８Ａの径方向外側に位置し、第１のスリット３６８Ａは、貫通孔３４５および第１の基板３６６の基板貫通孔３６６ｈの径方向外側に位置する。

　第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂは、周方向に沿って延びる。第１のスリット３６８Ａの周方向の端部は、第２のスリット３６８Ｂの周方向の端部と径方向に重なっている。したがって、中心軸Ｊから径方向外側を向くと、全周において少なくとも１つのスリット３６８が配置されている。したがって、スリット３６８は、周方向に沿う何れの方向においても、放熱材Ｇを第１の基板３６６の板厚方向に逃がして滞留させることが可能となる。すなわち本変形例によれば、放熱材Ｇの貫通孔３４５への侵入をより効果的に抑制できる。

　第１のスリット３６８Ａは、周方向における両側の端部に第１の溜り部３６８Ａａを有する。同様に、第２のスリット３６８Ｂは、周方向における両側の端部に第２の溜り部３６８Ｂａを有する。第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂは、第１および第２の溜り部３６８Ａａ、３６８Ｂａにおいて、それ以外の部分よりスリット幅が太くなっている。第１の溜り部３６８Ａａは、径方向外側にスリット幅が太くなっている。一方で、第２の溜り部３６８Ｂａは、径方向内側にスリット幅が太くなっている。

　第１および第２の溜り部３６８Ａａ、３６８Ｂａは、幅広に形成されているため、他の部分より多くの放熱材Ｇを内部に滞留させることができる。本変形例によれば、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂの端部にそれぞれ第１および第２の溜り部３６８Ａａ、３６８Ｂａが設けられていることで、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂの内部で周方向に流れ端部に達した放熱材Ｇが、端部から溢れ出ることを抑制できる。これにより、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂによって、放熱材Ｇを滞留させる効果を高めることができる。

　本変形例によれば、径方向内側に位置する第１のスリット３６８Ａの端部（第１の溜り部３６８Ａａ）が径方向外側に太くなっており、径方向外側に位置する第２のスリット３６８Ｂの端部（第２の溜り部３６８Ｂａ）が径方向内側に太くなっている。すなわち、スリット３６８の端部は、周方向に沿ってラビリンス状に配置されている。これにより、周方向に沿って移動する放熱材Ｇを、第１の溜り部３６８Ａａ又は第２の溜り部３６８Ｂａに侵入させることができる。すなわち本変形例によれば、放熱材Ｇの貫通孔３４５への侵入をより効果的に抑制できる。

　図７に示すように、逃がし部として、スリット３６８に加えて４つの凹溝３４７をベアリングホルダ３４０の上面３４０ａに設けてもよい。凹溝３４７は、上下方向から見て中心軸Ｊを中心とした円弧状に延びる。すなわち、凹溝３４７は、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂと同心円状に配置されている。４つの凹溝３４７は、同一直径の円周上に位置し、９０°毎の回転対称に配置されている。凹溝３４７は、上下方向から見て第１のスリット３６８Ａより径方向外側に位置し、第２のスリット３６８Ｂより径方向内側に位置する。凹溝３４７は、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂの径方向の隙間に沿って延びている。この構成によれば、凹溝３４７が、上下方向から見て第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂ同士の間に位置するため、したがって、凹溝３４７は、ベアリングホルダ３４０と第１の基板３６６との隙間において、第１および第２のスリット３６８Ａ、３６８Ｂの間を流れようとする放熱材Ｇを凹溝３４７により滞留させることができる。

＜その他の変形例＞

　上述の実施形態においては、下記の構成を採用してもよい。

　上述の実施形態およびその変形例では、ヒートシンクが上側ベアリング２４を直接的に保持するベアリングホルダ４０である場合を例示した。しかしながら、ヒートシンク（上述の実施形態のベアリングホルダ４０に相当）は、別途用意されたベアリングホルダを介して間接的に上側ベアリング２４を保持してもよい。この場合ヒートシンクは、ベアリングホルダに固定された構造とすることが好ましい。

　また、上述の実施形態において、第１の基板６６に代えて、銅インレイ基板４６６を採用してもよい。図８は、上述の実施形態に採用可能な銅インレイ基板４６６を示す。銅インレイ基板４６６には、厚さ方向に延びる貫通孔４６６ｉが設けられている。貫通孔４６６ｉには、伝熱部材４６６ｍが挿入されている。伝熱部材４６６ｍは、銅合金からなる。すなわち、銅インレイ基板４６６は、厚さ方向に貫通する銅製の伝熱部材４６６ｍを有する。銅インレイ基板４６６には、発熱素子６９が実装されている。発熱素子６９は、銅インレイ基板４６６の上面４６６ｂで伝熱部材に接触する。第１の回路基板の下側には、放熱材Ｇを介してベアリングホルダ４０が配置されている。発熱素子６９が発した熱は、伝熱部材４６６ｍを介して銅インレイ基板４６６の下面４６６ａ側に伝わる。さらにこの熱は、放熱材Ｇを介してベアリングホルダ４０に放熱される。第１の回路基板として銅インレイ基板４６６を用いることで、発熱素子６９を放熱材Ｇと反対側の面（上面４６６ｂ）側に実装した場合であっても、発熱素子６９の熱を放熱材Ｇに効率的に伝えることができる。

＜電動パワーステアリング装置＞

　次に、本実施形態のモータ１を搭載する装置の実施形態について説明する。本実施形態においては、モータ１を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。図９は、本実施形態の電動パワーステアリング装置２を示す模式図である。

　電動パワーステアリング装置２は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置２は、操舵力を油圧により軽減する装置である。図９に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置２は、モータ１と、操舵軸９１４と、オイルポンプ９１６と、コントロールバルブ９１７と、を備える。

　操舵軸９１４は、ステアリング９１１からの入力を、車輪９１２を有する車軸９１３に伝える。オイルポンプ９１６は、車軸９１３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダ９１５に油圧を発生させる。コントロールバルブ９１７は、オイルポンプ９１６のオイルを制御する。電動パワーステアリング装置２において、モータ１は、オイルポンプ９１６の駆動源として搭載されている。

　本実施形態の電動パワーステアリング装置２は、本実施形態のモータ１を備えるため、第１の基板６６で生じた熱を効率的に放熱できる。これにより、本実施形態によれば、信頼性に優れた電動パワーステアリング装置２が得られる。

　以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

　なお、上述の実施形態および変形例では、逃がし部としてスリット又は貫通孔が設けられている場合を例示した。このように、逃がし部は、第１の基板およびベアリングホルダ（ヒートシンク）の少なくとも一方に設けられ、第１の基板とベアリングホルダとの間の隙間に向かって開口し、上下方向から見て放熱材と貫通孔の間に位置すればよい。

　１，１０１，２０１，３０１…モータ、２…電動パワーステアリング装置、２１，２２１…シャフト、４０，１４０，３４０…ベアリングホルダ（ヒートシンク）、４５，１４５，３４５…貫通孔、４７，１４７Ａ，１４７Ｂ、３４７…凹溝（逃がし部）、６１…回転センサ、６３…センサマグネット、６６ｈ，３６６ｈ…基板貫通孔、６９…発熱素子、６９ａ…電界効果トランジスタ、６９ｂ…コンデンサ、６９ｃ…電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路、６９ｄ…電源用集積回路、３６８…スリット（逃がし部）、３６８Ａ…第１のスリット、３６８Ｂ…第２のスリット、４６６ｍ…伝熱部材、９１１…ステアリング、Ｇ…放熱材、Ｊ…中心軸

Claims (17)

1. 
   　上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、
   
   　前記シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、
   
   　前記ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と
   
   　前記シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、
   
   　前記センサマグネットの上側に位置する回転センサと、
   
   　前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、
   
   　前記基板および前記ヒートシンクの少なくとも一方には、上下方向から見て前記放熱材
   
   と前記貫通孔の間に位置し、前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に向かって開口して前記放熱材を滞留させる逃がし部が設けられている、
   
   モータ。
   
2. 
   　前記逃がし部は、前記シャフトを径方向外側から囲む、
   
   請求項１に記載のモータ。
   
3. 
   　前記逃がし部が、前記ヒートシンクに設けられた凹溝を含む、
   
   請求項１又は２に記載のモータ。
   
4. 
   　前記凹溝が、前記ヒートシンクに複数設けられている、
   
   請求項３に記載のモータ。
   
5. 
   　前記凹溝が、前記シャフトの周方向に沿って連続している、
   
   請求項３又は４に記載のモータ。
   
6. 
   　前記逃がし部が、前記基板に設けられたスリットを含む、
   
   請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ。
   
7. 
   　前記スリットは、上下方向から見て前記貫通孔より径方向外側に位置する、
   
   請求項６に記載のモータ。
   
8. 
   　前記基板には、第１のスリットおよび第２のスリットを含む複数の前記スリットが設けられ、
   
   　上下方向から見て、前記第２のスリットは、前記第１のスリットに対し前記シャフトの径方向外側に位置し、
   
   　前記第１のスリットの端部と前記第２のスリットの端部が、径方向に重なり合っている、
   
   請求項６又は７に記載のモータ。
   
9. 
   　前記第１のスリットおよび第２のスリットの端部には、スリット幅を太くした溜り部が設けられている、
   
   請求項８に記載のモータ。
   
10. 
    　前記第１のスリットの端部には、少なくとも径方向外側にスリット幅を太くした前記溜り部が設けられている、
    
    請求項９に記載のモータ。
    
11. 
    　前記第２のスリットの端部には、少なくとも径方向内側にスリット幅を太くした前記溜り部が設けられている、
    
    請求項９又は１０に記載のモータ。
    
12. 
    　前記逃がし部は、前記基板に設けられたスリットと、前記ヒートシンクに設けられた凹溝と、を含み、
    
    　前記スリットは、周方向に沿って並んで複数設けられ、
    
    　前記凹溝は、上下方向から見て前記スリット同士の間に位置する、
    
    請求項１又は２に記載のモータ。
    
13. 
    　前記基板には、発熱素子が実装され、
    
    　前記発熱素子が、前記逃がし部より径方向外側に位置する、
    
    請求項１～１２のいずれか一項に記載のモータ。
    
14. 
    　前記発熱素子が、前記基板の下面に位置する、
    
    請求項１３に記載のモータ。
    
15. 
    　前記基板は、厚さ方向に貫通する金属製の伝熱部材を有し、
    
    　前記発熱素子が、前記基板の上面で前記伝熱部材に接触する、
    
    請求項１３に記載のモータ。
    
16. 
    　前記発熱素子が、電界効果トランジスタ、コンデンサ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路および電源用集積回路のうち何れかである、
    
    請求項１３～１５の何れか一項に記載のモータ。
    
17. 
    請求項１から１６の何れか一項に記載のモータを有する電動パワーステアリング装置。

Images