JP2005210837A

JP2005210837A - モータへのシールド付きリード線の接続構造

Info

Publication number: JP2005210837A
Application number: JP2004015035A
Authority: JP
Inventors: Seiki Kodama; 誠樹児玉; Satoru Akutsu; 悟阿久津; Kyohei Yamamoto; 京平山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】モータにシールド付きリード線を接続する際に、そのシールド線の接地作業を簡単に行え、かつシールド線の接地状態を長期に渡って確実に維持でき、さらにモータの小型化を可能とする。
【解決手段】モータ１への電力供給用のシールド付きリード線１９を有し、このリード線１９はグロメット３４を通してモータ外部へ導出されている。グロメット３４は導電性材料からなる押さえ部材３７によって導電性材料からなるモータハウジング２に固定され、リード線１９から露出させたシールド線４０には導電性材料からなるスリーブ４１が嵌着され、このスリーブ４１がグロメット３４と押さえ部材３７との間に挟持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種の機器に使用されるモータにシールド付きリード線を接続するための構造に関し、特には、シールド線をモータハウジングに接地するための技術に関する。

一般に、モータの高性能化を図る上では、耐電磁ノイズ性を高めることが要求される。すなわち、例えば３相ブラシレスモータ等においては、モータ回転制御のためにパルス幅制御（ＰＷＭ制御）が行われることがあるが、その際、スイッチング素子のスイッチング動作に伴って電磁ノイズが発生するので、このような電磁ノイズが外部に放射されて周辺の制御機器に悪影響を及ぼすのを防止する必要がある。また、モータにはその回転角度を検出するためにレゾルバ等の角度検出器が使用されることがあるが、このような角度検出器の検出出力に外部からの電磁ノイズが重畳すると、精度良く回転角度を検出できなくなってモータ性能が低下するので、このような外部からの電磁ノイズの影響を抑制する必要がある。

このため、従来、モータへの電力供給用のリード線や、角度検出器の信号入出力用のリード線として、芯線の周りを網組線等からなるシールド線で覆った、いわゆるシールド付きリード線が使用されている。この場合、上記の電磁ノイズの影響を除くためにはシールド線を接地する必要がある。

そこで、従来は、シールド付きリード線からシールド線を段剥ぎにし、段剥ぎしたシールド線の先端部に圧着端子を固定し、この圧着端子をアルミニウム等の導電性金属からなるモータハウジングの外壁にネジ止めするなどしてシールド線を接地し、これによって電磁ノイズの影響を低減するようにしている。

しかしながら、シールド線をモータハウジングの外壁に固定する従来構成の場合には、シールド線の固定専用場所をモータハウジングの外壁に別途確保する必要があるためにモータの外形寸法が大きくなり、モータの小型化が損なわれる。また、電力供給のためにリード線をモータコイルに接続するという本来の作業に加えて、リード線をモータハウジングの外壁に取り付るために、端子圧着やネジ止め等の作業が別途必要となり、シールド線接地の際の作業性が悪いという問題もある。

特に、３相モータの場合には、３相分のリード線それぞれについて、シールド線の固定専用場所をモータハウジングの外壁に別途確保する必要が生じてモータの小型化に支障を生じるだけでなく、３相分のリード線それぞれについてシールド線接地のための作業が必要となるので工数が増加し、作業性が悪くなって作業者に余分な負担を強いるだけでなく、製造コストがかかるといった不具合を生じる。

そこで、従来技術では、モータ通電制御用のシールド付きリード線や、角度検出器の信号入出力用のシールド付きリード線の口出部を封止するパッキンを導電性のものにし、この導電性パッキンに対して、リード線から段剥きしたシールド線を接触させることでシールド線を接地するようにした構成のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−１１６０５５号公報

上記の特許文献１に記載されている従来技術では、シールド付きリード線の芯線をモータコイルに接続する際に、導電性パッキンにシールド付きリード線を挿通してシールド線を導電性パッキンと接触させるだけでシールド線の接地を行うことができ、シールド線への端子圧着作業やモータハウジングへのネジ止め作業等を行う必要がないので、シールド線接地のための作業性が改善される。また、シールド線の固定専用場所をモータハウジングに別途確保する必要がないので、モータの小型化を図ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載されている従来技術は、未だ次の課題が残されている。すなわち、特許文献１のものでは、（１）導電性パッキンを介して接地しているので、導電性金属の場合に比べて接地抵抗が大きくシールド効果が不十分になり易い。しかも、導電性パッキンの耐久性が不十分で、長期使用の間に導電性が劣化する恐れがある。（２）モータから引き出されているシールド付きリード線に不意に外力が加わった場所には、シールド付きリード線の芯線をモータコイルに接続するための接続端子に直接にその力が伝わるので、シールド付きリード線の芯線が接続端子から離脱して電気的導通性が失われる恐れがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、シールド線の接地作業を簡単に行え、また、シールド線の接地状態を長期に渡って確実に維持することができて耐電磁ノイズ性を良好に保つことが可能な、モータへのシールド付きリード線の接続構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るモータへのシールド付きリード線の接続構造においては、モータハウジングの全部または一部が導電性材料で構成されるとともに、モータへの電力供給用のシールド付きリード線、あるいはモータの回転角度を検出する角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線を有し、上記シールド付きリード線はグロメットを通してモータ外部へ導出され、また上記グロメットは導電性材料からなる押さえ部材によって上記モータハウジングに固定される一方、上記シールド付きリード線から露出させたシールド線には導電性材料からなる筒状のスリーブが嵌着され、このスリーブが上記グロメットと上記押さえ部材との間に挟持され、上記シールド線が上記スリーブおよび上記押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されていることを特徴としている。

本発明によれば、モータへの電力供給用のシールド付きリード線、あるいはモータの回転角度を検出する角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線に対して、予めスリーブ、グロメット、押さえ部材、および接続端子を取り付けた状態にしておけば、当該リード線をモータコイルや角速度検出器に接続する際に、押さえ部材をモータハウジングに固定するだけでシールド線がスリーブおよび押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されてシールド線が接地される。したがって、シールド線の接地作業を簡単に行うことができる。

さらに、従来のようなシールド線を接地するために専用の取り付け場所をモータハウジングの外壁に別途確保する必要がないので、モータの小型化を図ることができる。

しかも、シールド線に嵌着されたスリーブがグロメットと押さえ部材との間に挟持されているので接地抵抗を十分に小さくでき、かつシールド線の接地状態を長期に渡って確実に維持することができる。その結果、従来に比べてシールド線付きモータの耐電磁ノイズ性を常に良好に保つことが可能になる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１においてモータにシールド付きリード線を接続した状態を示す側面図、図２はモータの縦断面図、図３は同モータの正面図、図４は同モータを上側から見た平面図、図５は電力供給用のシールド付きリード線をモータハウジングに取り付けた部分を拡大して示す断面図、図６はシールド付きリード線から露出させたシールド線にスリーブを嵌着した状態を示す半裁断面図、図７はシールド付きリード線の構成を段剥ぎして示す平面図、図８はスリーブの構成を示すもので同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。

この実施の形態１のモータ１は、電動パワーステアリング用の３相ブラシレスモータであって、アルミニウム等の導電性材料で作られたモータハウジング２を有する。そして、このモータハウジング２には、一方側の端部にこのモータ全体を図示しない構造物に嵌合するためのギア側インロー部２６が、また、他方側の端部にフレーム側インロー部２７がそれぞれ形成されている。そして、フレーム側インロー部２７にフレーム４が嵌合されている。

このフレーム４は、鉄板を絞り加工して製作されたカップ状のもので、このフレーム４内にステータ３が収納されるとともに、フレーム４の後端部にはベアリングボックス２５が形成され、このベアリングボックス２５内にリアベアリング６が収納保持されている。

ステータ３は、珪素鋼板等を積層して形成されており、樹脂製のスロットＩＮＳ８を介してモータコイル９が巻回されてなる。そして、このステータ３内にはロータ７が位置している。ロータ７は、鉄等の磁性体からなるシャフト２３を有し、このシャフト２３に対して磁界を発生させるマグネット２４が接着等により取り付けられている。そして、マグネット２４の外側表面には図示しない保護チューブが被覆されている。

上記のシャフト２３は、モータハウジング２内に設けられたフロントベアリング５とフレーム４の後端に設けられた前述のリアベアリング６とによって回転可能に保持されており、シャフト２３のモータハウジング２側端部にはこのモータ１によって駆動される図示しないギアに嵌合されるカップリングとしてのボス２２が圧入されている。また、フロントベアリング５の外輪部がモータハウジング２にコーキングによって固定されている。

モータハウジング２のギア側インロー部２６側の内方にはロータ７の回転角度を検出する角度検出器としてのレゾルバ２８が、モータハウジング２に形成されたセンサ取付用インロー部２９にネジ等によって固定されている。そして、このレゾルバ２８のステータ部には信号線接続用のオス側コネクタ３０が設けられ、このオス側コネクタ３０には図示しない外部の制御回路とレゾルバ２８とを電気的に接続するためのリード線３１の先端に取り付けられたメス側コネクタ３２が接続されている。また、このリード線３１の他端側はモータハウジング２の外部に導出され、その導出した先端部分には、図示しない制御回路に接続するためのコネクタ３６が取り付けられている。

一方、ステータ３のモータコイル９は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、これらの各相のモータコイル９はスター結線されている。また、各々のモータコイル９は個別に相側ターミナル１０〜１２に接続される一方、各相のモータコイル９のコモン側はコモン側ターミナル１３に接続されている。また、各々の相側ターミナル１０〜１２には中継用ターミナル１６が個別に接続されている。そして、これらの各ターミナル１０〜１３，１６は、樹脂製のホルダ１４に収納されて円環状の接続部材が構成されるとともに、ホルダ１４に形成された隔壁によって互いに絶縁性が保たれている。

ホルダ１４の上部には樹脂製のベース１７が取り付けられており、このベース１７にはＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応した３個のナット１８および３個の埋込ターミナル１５が一体的に組み込まれている。そして、各埋込ターミナル１５と前述の中継用ターミナル１６とが例えばＴＩＧ溶接等によって互いに接続されている。また、ベース１７に組み込まれた埋込ターミナル１５には、後述する接続端子２０と電気的に接触するための接触面が露出している。

また、モータ１には電力供給用のＵ，Ｖ，Ｗ各相のシールド付きリード線１９が接続されている。各々のシールド付きリード線１９は、芯線３９の外側に内部被覆４７、網組線等からなるシールド線４０、および外部被覆４８が順次設けられてなり、内部被覆４７によって芯線３９とシールド線４０とが電気的に絶縁されている。そして、各々のシールド付きリード線１９は、その一端側において芯線３９が露出され、この芯線３９に前述の埋込ターミナル１５と連結するための接続端子２０が溶接されている。

一方、モータハウジング２のギア側インロー部２６の内側にはネジ止め穴３３が形成されており、このネジ止め穴３３を通してネジ２１を差し込んでナット１８に螺合することにより、芯線３９の端部に取り付けられた接続端子２０と埋込ターミナル１５とが一体的に固定されている。また、各シールド付きリード線１９の他端側は、グロメット３４を通してモータ１外部へ導出されており、その導出側の先端部には図示しない制御回路に接続するためのコネクタ３５が取り付けられている。

上記のグロメット３４は略筒状をしたゴム製のもので、その下部に形成された太径の着座部３４ａがモータハウジング２の開口部２ａ周縁に形成されたリング状の段部２ｂに嵌め込まれている。また、このグロメット３４の外側には押さえ部材３７が嵌合されている。この押さえ部材３７は、鉄などの導電性金属材料でできており、円筒状の中間部３７ａの上部には径方向内方に張り出した内側フランジ部３７ｂが形成され、また、中間部３７ａの下部には径方向外方に張り出した外側フランジ部３７ｃが形成されている。そして、この押さえ部材３７の外側フランジ部３７ｃがモータハウジング２にネジ３８で固定されている。

一方、シールド付きリード線１９から外側被覆４８を段剥ぎして露出させたシールド線４０には銅合金等の導電性材料からなるスリーブ４１が嵌着されている。このスリーブ４１は、円筒形の筒状部４１ａとこの筒状部４１ａの下部から径方向外方に張り出したフランジ部４１ｂとを有し、筒状部４１ａがシールド線４０にかしめ止めされ、また、フランジ部４１ｂがグロメット３４と押さえ部材３７の内側フランジ部３７ｂとの間に挟持されている。

すなわち、押さえ部材３７の内側フランジ部３７ｂ内面とグロメット３４上面との間の隙間は、スリーブ４１のフランジ部４１ｂの厚さよりも若干短くなるように設定されており、そのため、スリーブ４１のフランジ部４１ｂはグロメット３４の弾力によって常に加圧された状態で挟持される。

これにより、シールド線４０は、スリーブ４１および押さえ部材３７を介してモータハウジング２に電気的に確実に導通されて接地されるので、モータ回転制御のためにパルス幅制御（ＰＷＭ制御）を行う際、スイッチング素子のスイッチング動作に伴って電磁ノイズが発生した場合でも、このような電磁ノイズはシールド線４０からモータハウジング２に伝わって除かれて外部には放射されない。このため、電磁ノイズが周辺の制御機器に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができる。

さらに、モータハウジング２の外側にあるシールド付きリード線１９に不意に外力が加わった場所でも、シールド線４０がスリーブ４１および押さえ部材３７を介してモータハウジング２に固定されているので、接続端子２０には直接その力が伝わらない。このため、芯線３９と接続端子２０との溶接箇所が切断されて電気的導通性が失われるなどの不具合発生を防止することができる。

ところで、上記のシールド付きリード線１９をモータ１に電気的に接続するには、次の要領で行われる。

予め、シールド付きリード線１９から外側被覆４８および内側被覆４７をそれぞれ所定長さ分だけ段剥ぎしてシールド線４０と芯線３９とをそれぞれ露出させた後、シールド付きリード線１９を押さえ部材３７の上から通し、さらにスリーブ４１を下方より挿入してシールド線４０に筒状部４１ａをかしめ止めする。そして、シールド付きリード線１９の内側被覆４７および芯線３９をグロメット３４に挿通した後、芯線３９の先端に接続端子２０を溶接する。

このようにして、予めシールド付きリード線１９に対してスリーブ４１、押さえ部材３７、グロメット３４、および接続端子２０を取り付けた状態で、グロメット３４をモータハウジング２の段部２ｂに嵌め込むとともに、押さえ部材３７のフランジ部３７ｃをモータハウジング２にネジ３８で固定する。引き続いて、モータハウジング２のネジ止め穴３３を通してネジ２１を差し込んで、ベース１７に予め組み込まれているナット１８にねじ込むことにより、接続端子２０と埋込ターミナル１５とを一体的に固定する。これにより、シールド付きリード線１９の芯線３９はモータコイル８に電気的に接続されるとともに、シールド線４０はモータハウジング２に電気的に導通されて接地される。

このように、この実施の形態１では、シールド付きリード線１９に対してスリーブ４１、押さえ部材３７、グロメット３４、および接続端子２０を予め取り付けておけば、押さえ部材３７をモータハウジング２に固定するだけでシールド線４０を接地でき、接地作業を簡単に行うことができる。また、ネジ２１をナット１５に螺合して接続端子２０を埋込ターミナル１５に接続するだけでモータ１への電力供給が可能になる。

なお、上記の実施の形態１ではスリーブ４１を設けているが、例えば図９に示すように、スリーブ４１を省略するとともに、スリーブ４１以外の構成を実施の形態１の場合と同じ構成にし、外側被覆４８を段剥ぎして露出させたシールド線４０の端部をつば状に形成し、このつば状部分４０ａを直接にグロメット３４と押さえ部材３７の内側フランジ部３７ｂとの間に挟持する構成とすることもできる。

このようにシールド線４０を直接にグロメット３４と押さえ部材３７との間に挟持した構成とした場合には、部品点数が少なくなるためコストダウンが可能になり、また、組み立てが容易になる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２において、角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線をモータに接続した状態を示すモータの縦断面図、図１１は同シールド付きリード線をモータハウジングに接続した部分を拡大して示す断面図であり、図１ないし図９に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態１では、電力供給用のシールド付きリード線１９について、そのシールド線４０をモータ１に接続する場合の構成について説明したが、角度検出器としてのレゾルバ２８に対する信号入出力用のリード線３１がシールド付きリード線である場合においても、実施の形態１と同様な構成を採用することができる。

すなわち、この信号入出力用のシールド付きリード線３１をモータ１の外部へ導出するグロメット３４を導電性材料からなる押さえ部材３７とネジ３８とによってモータハウジング２に固定する一方、シールド付きリード線３１から露出させたシールド線４４に導電性金属材料からなるスリーブ４１を嵌着し、このスリーブ４１をグロメット３４と押さえ部材３７との間に挟持して、シールド線４４をスリーブ４１および押さえ部材３７を介してモータハウジング２に電気的に導通した構成とすることができる。

これにより、シールド線４４は、スリーブ４１および押さえ部材３７を介してモータハウジング２に電気的に確実に導通されてシールド線４４が接地されるので、レゾルバ２８の検出出力に対して外部からの電磁ノイズが重畳するのが防止され、精度良く回転角度を検出することが可能になる。

さらに、シールド付きリード線３１に不意に外力が加わった場所でも、シールド線４４がスリーブ４１および押さえ部材３７を介してモータハウジング２に固定されているので、芯線４３が接続されているメス側コネクタ３２およびオス側コネクタ３０には直接その力が伝わらない。このため、芯線４３がメス側コネクタ３２から離脱したり、コネクタ３０，３２間の接続が外れて電気的導通性が失われるなどの不具合発生を防止することができる。

上記の実施の形態２ではスリーブ４１を設けているが、スリーブ４１を省略するとともに、スリーブ４１以外の構成を実施の形態２の場合と同じ構成にして、シールド線４４をつば状に形成し、このつば状にした部分を直接にグロメット３４と押さえ部材３７との間に挟持する構成とすることもできる。このようにシールド線４４を直接にグロメット３４と押さえ部材３７との間に挟持した構成とした場合には、部品点数が少なくなるためコストダウンが可能になり、また、組み立てが容易になる。

なお、上記の実施の形態１，２では、グロメット３４は単なるゴム製のものとしたが、グロメット３４を導電性ゴムや導電性金属等からなる導電性材料で構成することもできる。このようにすれば、シールド線４０，４４をモータハウジング２により一層確実に接地することができる。

上記の実施の形態では、モータ１として電動パワーステアリング用３相ブラシレスモータに適用した場合について説明したが、本発明はこのようなモータに限定されるものでなく、例えばブラシ付きモータであってもよく、また、３相に限らず単相のものであってもよいのは勿論である。また、モータの用途も自動車用のものに限らず、各種産業用や工作用等の各種モータに対して広く適用することが可能である。

本発明の実施の形態１においてモータにシールド付きリード線を接続した状態を示す側面図である。本発明の実施の形態１にけるモータの縦断面図である。同モータの正面図である。同モータを上側から見た平面図である。電力供給用のシールド付きリード線をモータハウジングに取り付けた部分を拡大して示す断面図である。シールド付きリード線から露出させたシールド線にスリーブを嵌着した状態を示す半裁断面図である。シールド付きリード線の構成を段剥ぎして示す平面図である。シールド線に嵌着されるスリーブの構成を示すもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。上記の実施の形態１の変形例として、同シールド付きリード線をモータハウジングに取り付けた部分を拡大して示す断面図である。本発明の実施の形態２において、角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線をモータに接続した状態を含むモータの縦断面図である。同シールド付きリード線をモータハウジングに取り付けた部分を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１モータ、２モータハウジング、１９シールド付きリード線、
３１シールド付きリード線、３４グロメット、３７押さえ部材、
４０シールド線、４１スリーブ、４４シールド線。

Claims

モータハウジングの全部または一部が導電性材料で構成されるとともに、モータへの電力供給用のシールド付きリード線を有し、上記シールド付きリード線はグロメットを通してモータ外部へ導出され、また上記グロメットは導電性材料からなる押さえ部材によって上記モータハウジングに固定される一方、上記シールド付きリード線から露出させたシールド線には導電性材料からなる筒状のスリーブが嵌着され、このスリーブが上記グロメットと上記押さえ部材との間に挟持され、上記シールド線が上記スリーブおよび上記押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されていることを特徴とするモータへのシールド付きリード線の接続構造。
モータハウジングの全部または一部が導電性材料で構成されるとともに、モータの回転角度を検出する角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線を有し、上記シールド付きリード線はグロメットを通してモータ外部へ導出され、また上記グロメットは導電性材料からなる押さえ部材によって上記モータハウジングに固定される一方、上記シールド付きリード線から露出させたシールド線には導電性材料からなる筒状のスリーブが嵌着され、このスリーブが上記グロメットと上記押さえ部材との間に挟持され、上記シールド線が上記スリーブおよび上記押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されていることを特徴とするモータへのシールド付きリード線の接続構造。
上記スリーブが上記シールド線にかしめ止めされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータへのシールド付きリード線の接続構造。
モータハウジングの全部または一部が導電性材料で構成されるとともに、モータへの電力供給用のシールド付きリード線を有し、上記シールド付きリード線はグロメットを通してモータ外部へ導出され、また上記グロメットは導電性材料からなる押さえ部材によって上記モータハウジングに固定される一方、上記シールド付きリード線から露出させたシールド線が上記グロメットと上記押さえ部材との間に挟持され、上記シールド線が上記押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されていることを特徴とするモータへのシールド付きリード線の接続構造。
モータハウジングの全部または一部が導電性材料で構成されるとともに、モータの回転角度を検出する角度検出器に対する信号入出力用のシールド付きリード線を有し、上記シールド付きリード線はグロメットを通してモータ外部へ導出され、また上記グロメットは導電性材料からなる押さえ部材によって上記モータハウジングに固定される一方、上記シールド付きリード線から露出させたシールド線が上記グロメットと上記押さえ部材との間に挟持され、上記シールド線が上記押さえ部材を介してモータハウジングに電気的に導通されていることを特徴とするモータへのシールド付きリード線の接続構造。
上記グロメットが導電性材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のモータへのシールド付きリード線の接続構造。