JP2010104211A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの低減及び製造効率の向上を図った上で、モータ組付時においてモータハウジング内に回転軸をぶれなく挿入することで、ステータとロータとの接触を防ぐことができるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】コイルが巻装されたステータ12と、開口部を有し、ステータ12が内嵌固定されたモータハウジング11と、モータハウジング11内で回転自在に支持された回転軸21と、回転軸21に外嵌固定され、ステータ12の内周面に対向するように配置されたロータ13と、ロータ13の外周面においてステータ12の内周面に対向するように配置された永久磁石と、ステータ12の軸方向一端側に設けられ、コイルに給電するための環状のバスバーユニット35とを備えたブラシレスモータ10において、バスバーユニット35の開口部35aの内径D1は、ステータ12の内径D2よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【選択図】図9
【解決手段】コイルが巻装されたステータ12と、開口部を有し、ステータ12が内嵌固定されたモータハウジング11と、モータハウジング11内で回転自在に支持された回転軸21と、回転軸21に外嵌固定され、ステータ12の内周面に対向するように配置されたロータ13と、ロータ13の外周面においてステータ12の内周面に対向するように配置された永久磁石と、ステータ12の軸方向一端側に設けられ、コイルに給電するための環状のバスバーユニット35とを備えたブラシレスモータ10において、バスバーユニット35の開口部35aの内径D1は、ステータ12の内径D2よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【選択図】図9
Description
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
従来から、自動車等の車両に搭載され、車両の電動ブレーキ用に用いられるサーボモータとして、インナーロータ型のブラシレスモータが知られている。このブラシレスモータは、例えば特許文献1に示されるように、モータハウジングの開口部に固定されたブラケットと、モータハウジング内で回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定され永久磁石を有するロータと、ロータの外周でモータハウジングに固定され、コイルが巻装されたステータとを備えている。
ところで、上述したブラシレスモータを組み付ける際には、モータハウジング内に固定されたステータの内側に、ブラケットに支持された回転軸(ロータ)を挿入していく。この時、回転軸は、その一端側がブラケットに設けられた軸受けに片持ち状に支持されているのみであるため、回転軸の挿入時にロータの永久磁石がステータに引き付けられたりすると、モータハウジングの軸方向と回転軸の軸方向(挿入方向)とがずれてしまう。その結果、ロータの外周面とステータの内周面とが接触し、ロータが傷付いてしまうことがある。
そのため、例えば第1従来技術として、回転軸の一端側(ブラケット側)を治具等で固定し、ステータの軸方向と回転軸の軸方向とを一致させた状態でステータの内側に回転軸を挿入していく方法が知られている。
また、第2従来技術として、まずモータハウジングの底部に孔を空けてこの孔から治具等を挿入し、治具等により回転軸の他端側を支持した状態で回転軸を挿入する。そして、組付後にシール部材やキャップ等の封止部材によって、モータハウジングの底部に空けた孔を封止する方法が知られている。
特開2002−354755号公報
また、第2従来技術として、まずモータハウジングの底部に孔を空けてこの孔から治具等を挿入し、治具等により回転軸の他端側を支持した状態で回転軸を挿入する。そして、組付後にシール部材やキャップ等の封止部材によって、モータハウジングの底部に空けた孔を封止する方法が知られている。
しかしながら、上述した第1従来技術にあっては、モータ組付工程において治具等により回転軸を固定する余分な工程が必要であるとともに、組み付けに長い時間を要するため、製造効率が低いという問題がある。
また、第2従来技術にあっては、モータハウジングに孔を空ける工程や、空けた孔を封止部材で再び封止する工程等が必要になるため、製造効率が低下するとともに、別途封止部材を用いるため部品点数が増加して製造コストが増加するという問題がある。
また、第2従来技術にあっては、モータハウジングに孔を空ける工程や、空けた孔を封止部材で再び封止する工程等が必要になるため、製造効率が低下するとともに、別途封止部材を用いるため部品点数が増加して製造コストが増加するという問題がある。
また、近年では、ブラシレスモータの小型高出力化を図るために、従来用いられていたフェライト磁石に替わる永久磁石の構成材料として、フェライト磁石に比べて磁束密度が高いネオジウム系の希土類磁石を用いることが考えられる。永久磁石の構成材料として希土類磁石を用いると、フェライト磁石を用いた場合に比べて、モータ組付時においてもステータとロータとの吸引反発が強くなるため、ロータとステータとが接触する可能性が高くなる。
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造コストの低減及び製造効率の向上を図った上で、モータ組付時においてモータハウジング内に回転軸をぶれなく挿入することで、ステータとロータとの接触を防ぐことができるブラシレスモータを提供するものである。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、コイルが巻装されたステータと、開口部を有し、前記ステータが内嵌固定されたモータハウジングと、前記モータハウジング内で回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に外嵌固定され、前記ステータの内周面に対向するように配置されたロータと、前記ロータの外周面において前記ステータの内周面に対向するように配置された永久磁石と、前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記コイルに給電するための環状のバスバーユニットとを備えたブラシレスモータにおいて、前記バスバーユニットの開口部の内径D1は、前記ステータの内径D2よりも小さく設定されていることを特徴とする。
請求項2に記載した発明は、前記回転軸は、軸方向他端側が前記モータハウジング内に設けられた第1軸受けに支持される一方、軸方向一端側が前記ロータを間に挟んで前記第1軸受けの軸方向反対側に設けられた第2軸受けに支持され、前記回転軸の軸方向他端から前記ロータの軸方向一端側の端面までの軸方向における長さL1が、前記第1軸受けの軸方向一端側の端面から前記バスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さL2よりも長く設定されていることを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、前記バスバーユニットを間に挟んで、前記ロータの軸方向反対側には前記回転軸の回転角度を検出するレゾルバが設けられていることを特徴とする。
請求項4に記載した発明は、前記永久磁石は希土類磁石からなることを特徴とする。
請求項1に記載した発明によれば、D1<D2に設定されているため、モータの組付時において回転軸の軸方向(挿入方向)がモータハウジングの軸方向に対してずれた場合には、ロータの外周面は初めにバスバーユニットの内周面に接触する。つまり、ロータとステータとが接触する前に、バスバーユニットに接触することで、回転軸の軸方向とモータハウジングの軸方向とのずれを規制することができる。これにより、回転軸の軸方向がモータハウジングの軸方向に対して大幅にずれることがないため、回転軸をぶれなくスムーズに挿入することができるとともに、ロータとステータとの接触を防止することができる。
さらに、従来のようにモータの組み付けに治具等を用いたり、モータハウジングに孔を空けたりする必要もないので、製造コストを低減できるとともに、製造効率を向上させることができる。
さらに、従来のようにモータの組み付けに治具等を用いたり、モータハウジングに孔を空けたりする必要もないので、製造コストを低減できるとともに、製造効率を向上させることができる。
請求項2に記載した発明によれば、L1>L2に設定されているため、モータの組付時において回転軸の軸方向他端からロータの軸方向一端側の端部までの部位が、第1軸受けの軸方向一端側の端面からバスバーユニットの軸方向他端側の端部までの間に介在している状態では、回転軸は2点で支持(接触)される。さらに、回転軸の軸方向他端が、第1軸受け内に差し掛かった際でもロータの軸方向一端側は、バスバーユニットの軸方向他端側の端部から抜けないようになっている。この時点で、回転軸は3点で支持される。
このように、モータ組付時において、回転軸が第1軸受けと第2軸受けとの間でバスバーユニットに支持(接触)された状態で挿入されていくため、回転軸は必ず2点以上の支持部によって支持されることになる。これにより、回転軸の軸方向とモータハウジングの軸方向とのずれを規制することができ、ロータとステータとの接触を防止してロータの損傷を防ぐことができるとともに、モータの組付容易性を向上させることができる。
このように、モータ組付時において、回転軸が第1軸受けと第2軸受けとの間でバスバーユニットに支持(接触)された状態で挿入されていくため、回転軸は必ず2点以上の支持部によって支持されることになる。これにより、回転軸の軸方向とモータハウジングの軸方向とのずれを規制することができ、ロータとステータとの接触を防止してロータの損傷を防ぐことができるとともに、モータの組付容易性を向上させることができる。
請求項3に記載した発明によれば、バスバーユニットを間に挟んでモータハウジングの軸方向反対側にレゾルバが設けられているため、ロータとバスバーユニットとレゾルバとが軸方向に沿って直列に配列された状態となる。この場合、例えばバスバーユニットがレゾルバの径方向外側を取り囲むように配置された場合に比べて、モータ自体の径方向の寸法を小さくすることができる。したがって、モータの小型化が可能になり、組付時のスペースファクタを向上させることができる。
請求項4に記載した発明によれば、永久磁石に希土類磁石を用いることで、従来のフェライト磁石に比べて磁束密度を増加させることができるため、モータの小型化を図った上で、小型高出力化が可能になる。特に、ロータの永久磁石として吸引反発力が強い希土類磁石を用いた場合であっても、ロータとステータとの接触を確実に防止することができるため、ロータの損傷を防ぎ、高性能なモータを提供できるとともに、モータの生産性を向上させることができる。
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1,2に示すように、ブラシレスモータ10は、自動車の電動ブレーキ用モータとして用いられるものであって、有底筒状のモータハウジング11に内嵌固定されたステータ12と、ステータ12に対して回転自在に設けられたロータ13とを備え、モータハウジング11の開口部14に、これを閉塞するフロントブラケット(ブラケット)15が設けられている。
図1,2に示すように、ブラシレスモータ10は、自動車の電動ブレーキ用モータとして用いられるものであって、有底筒状のモータハウジング11に内嵌固定されたステータ12と、ステータ12に対して回転自在に設けられたロータ13とを備え、モータハウジング11の開口部14に、これを閉塞するフロントブラケット(ブラケット)15が設けられている。
図2に示すように、モータハウジング11は、軸方向一端側(図2中左側)に向けて開口する開口部14を有するとともに、軸方向他端側(図2中右側)にはエンド部(底部)16が形成されている。エンド部16の径方向中央部にはボス部17が形成され、ここに軸受け(第1軸受け)20aが圧入されている。この軸受け20aに、ロータ13の回転軸21の他端側が回転自在に支持されている。なお、以下の説明では、図2中においてブラシレスモータ10の軸方向を左右方向とし、軸方向に沿う左側を軸方向一端側、軸方向に沿う右側を軸方向他端側として説明する。
モータハウジング11の周壁23の内側は、軸方向他端側に形成されたステータ収容部23aと、軸方向一端側に形成されステータ収容部23aより直径が拡大したブラケット収容部23bとで構成されている。ブラケット収容部23bの軸方向一端側(開口縁)には径方向外側に張り出す外フランジ部24が形成されている。外フランジ部24には、図示しないボルト孔が形成されており、このボルト孔にボルト(不図示)を螺入してモータハウジング11とフロントブラケット15とを締結固定するようになっている。
モータハウジング11の周壁23の内側は、軸方向他端側に形成されたステータ収容部23aと、軸方向一端側に形成されステータ収容部23aより直径が拡大したブラケット収容部23bとで構成されている。ブラケット収容部23bの軸方向一端側(開口縁)には径方向外側に張り出す外フランジ部24が形成されている。外フランジ部24には、図示しないボルト孔が形成されており、このボルト孔にボルト(不図示)を螺入してモータハウジング11とフロントブラケット15とを締結固定するようになっている。
モータハウジング11のステータ収容部23aには、ステータ12が内嵌固定されている。ステータ12は、略円筒状のステータコア30を有している。ステータコア30は、プレス加工によって略環状に打ち抜いた金属板(電磁鋼板)を回転軸21の軸方向に複数枚積層したものであって、コイル31を巻装するためのティース部32が放射状に複数形成されている。各ティース部32には、全周に渡って絶縁材であるインシュレータ33がそれぞれ装着され、このインシュレータ33上にU相、V相、W相の3相に対応したコイル31が巻装されている。
ステータ12の軸方向一端側には、回転軸21の周囲を囲むように開口部35aを有する環状のバスバーユニット35が配置されている。
図3に示すように、このバスバーユニット35は、コイル31をスター結線方式にて結線するとともに、ステータ12のコイル31から引き出されたステータ巻線(不図示)と、外部電源(不図示)とを電気的に接続するものであって、回転軸21を挿通可能な樹脂モールド体36を有している。樹脂モールド体36は、環状のベース部28を備え、ベース部28における軸方向他端側の端面がインシュレータ33の軸方向一端側の端面に当接した状態で配置されている。
図3に示すように、このバスバーユニット35は、コイル31をスター結線方式にて結線するとともに、ステータ12のコイル31から引き出されたステータ巻線(不図示)と、外部電源(不図示)とを電気的に接続するものであって、回転軸21を挿通可能な樹脂モールド体36を有している。樹脂モールド体36は、環状のベース部28を備え、ベース部28における軸方向他端側の端面がインシュレータ33の軸方向一端側の端面に当接した状態で配置されている。
ベース部28の内周縁には、軸方向他端に向けて延出する位置決め片36aが周方向に沿って等間隔に形成されている。この位置決め片36aは、上述したインシュレータ33に形成された図示しないスリットに嵌合され、ステータ12に対するバスバーユニット35の周方向における位置決めを行う機能を有する。また、ベース部28の軸方向一端側の端面36cには、周方向全周に亘って軸方向一端側に向けて突出するリング部36bが形成されている。また、リング部36bの外周面には、軸方向一端側へ延出する突出部41が2箇所形成されている。これら突出部41は、リング部36bの対向する位置(周方向において180度異なる位置)に形成され、後述するブラケットインシュレータ40の内周面に嵌合するものである。
樹脂モールド体36には、コイル31の相毎に設けられた3つの相用バスバー37と、中性点用バスバー34とが樹脂モールド体36の厚さ方向に沿って積層された状態で、かつ互いに絶縁された状態で埋設されている。各相用バスバー37はベース部28の形状に対応するように略円弧状に形成されている。
相用バスバー37の外周縁には、それぞれ対応する相のコイル31の端末部に対応する位置において、ベース部28の外周面から径方向外側に向けて突出する相用端子37aが形成されている。したがって、各相用バスバー37を積層すると、樹脂モールド体36の外周面に周回り方向に沿ってU相の相用端子37a、V相の相用端子37a、W相の相用端子37aが順に突出した状態になる。
また、各相用バスバー37には、給電部37bが一体成形されている。給電部37bは、外部電源の後述する電源線60(図4参照)に接続される部位であり、リング部36bに形成された基部29からバスバーユニット35の軸方向一端側へ向けて突出している。各給電部37bは、各相用バスバー37を積層した状態で互いに干渉しないように周方向にずれて配置されている。
また、各相用バスバー37には、給電部37bが一体成形されている。給電部37bは、外部電源の後述する電源線60(図4参照)に接続される部位であり、リング部36bに形成された基部29からバスバーユニット35の軸方向一端側へ向けて突出している。各給電部37bは、各相用バスバー37を積層した状態で互いに干渉しないように周方向にずれて配置されている。
一方、中性点用バスバー34は、ベース部28の形状に対応するように略円環状に形成されている。中性点用バスバー34の外周縁には、各コイル31の中性点側の端末部に対応する位置において、ベース部28の外周面から径方向外側に向けて突出する中性点用端子34aが形成されている。
なお、樹脂モールド体36の位置決め片36aと軸方向反対側の端面36c(軸方向一端側の端面)には、樹脂モールド体36の周方向に沿って複数のピン孔28が形成されている。このピン孔28は、樹脂モールド時に用いられる不図示の金型に設けられた位置決めピン(不図示)を引抜いた後に形成されるものである。
なお、樹脂モールド体36の位置決め片36aと軸方向反対側の端面36c(軸方向一端側の端面)には、樹脂モールド体36の周方向に沿って複数のピン孔28が形成されている。このピン孔28は、樹脂モールド時に用いられる不図示の金型に設けられた位置決めピン(不図示)を引抜いた後に形成されるものである。
図2に示すように、ロータ13は、ステータ12の内周面に対向するように回転軸21の他端側に外嵌固定されたロータコア42を有している。ロータコア42は、金属板(電磁鋼板)が軸方向に積層されたものであり、ロータコア42の径方向略中央には、回転軸21を圧入するための圧入孔43がそれぞれ形成されている。ロータコア42の外周側には、瓦状に形成された希土類磁石からなる複数の永久磁石(不図示)が周方向に磁極が順番に変わるように配置されている。このように、永久磁石に希土類磁石を用いることで、従来のフェライト磁石に比べて磁束密度を増加させることができるため、ブラシレスモータ10の小型化を図った上で、小型高出力化が可能になる。各永久磁石は、マグネットホルダ44によって周方向の位置決めが行われ、このマグネットホルダ44と永久磁石の外周面は図示しないマグネットカバーで被覆されている。
マグネットホルダ44は、ロータコア42の軸方向一端側の端面に当接した状態で、回転軸21に外嵌された略円板状のベース部45を有している。ベース部45の径方向略中央には、軸方向一端側に向かって延出する筒部46が突設され、筒部46の径方向内側に軸方向に貫通する回転軸挿通孔47が形成されている。また、筒部46の先端には、軸方向に延出する突起部48(図4参照)が周方向に等間隔で一体成形されている。この突起部48は、後述するレゾルバロータ82とマグネットホルダ44との相対位置を決定するものである。ベース部45の外周縁には、複数のアーム部49が周方向に等間隔でロータコア42側に向かって突設されている。アーム部49は、ロータコア42の外周面に沿って軸方向他端側に向けて延出しており、これら隣接するアーム部49間に永久磁石が保持されている。
図1,2に示すように、フロントブラケット15は、平面視略円板状に形成されたものであり、その軸方向他端側には、モータハウジング11のブラケット収容部23bに嵌合される筒状のハウジングインロー部50が設けられている。そして、フロントブラケット15の周壁15aにおける軸方向他端側の端面は、モータハウジング11との合わせ面15cを構成しており、この合わせ面15cに形成されたOリング溝25にOリング26を配置した状態で、合わせ面15cと外フランジ部24とが突き合わされている。一方、フロントブラケット15のモータハウジング11とは反対側(外面側)には、その外周部分に減速機等が嵌合される筒状の減速機インロー部52が設けられている。この減速機インロー部52の外周面には、Oリング(不図示)を取り付けるためのOリング溝53が形成されている。
フロントブラケット15の径方向中央部には、軸方向一端側に向けて突出するボス部71が形成されている。このボス部71の径方向中央部には、ロータ13の回転軸21を挿通するための挿通孔72が形成され、ボス部71の内側は軸受け(第2軸受け)20bが圧入される軸受けハウジング77を構成している。そして、この軸受け20bに回転軸21が内嵌固定されることで、ロータ13の回転軸21の一端側が回転自在に支持されている。
図1,4に示すように、フロントブラケット15の周壁15aの下部(図4中下部)には、外部電源から引き回された電源線60をフロントブラケット15内に引き込むための貫通孔61が形成されている。この貫通孔61内には、外部からの塵埃や水分の侵入を防止するためのグロメット62が挿入され、このグロメット62を外側から覆うようにプレート63が設けられている。このプレート63はフロントブラケット15の周壁15aにボルト65(図1参照)によって締結固定され、グロメット62及びプレート63に形成された挿通孔62a,63aからフロントブラケット15内(径方向内側)に向けて電源線60が挿入されている。なお、図1においては電源線60や後述するキャップ70、ボルト38,39等の記載を省略している。
また、フロントブラケット15の底部15bの下部には、底部15bを厚さ方向に貫通する貫通孔66が形成され、この貫通孔66からは各相用バスバー37の給電部37bが露出するようになっている(図4参照)。貫通孔66は、各相用バスバー37の給電部37bと電源線60との端末部60aとを電気的に接続するためのものであり、フロントブラケット15とモータハウジング11との組付後に貫通孔66を通じて給電部37bと端末部60aとを溶接(例えば、アーク溶接)するようになっている。そして、貫通孔66には、給電部37bと端末部60aとの溶接後に貫通孔66を封止するキャップ70が設けられている。
フロントブラケット15の軸受け20bより軸方向他端側には、レゾルバ80を構成するレゾルバステータ81が配設されている。一方、回転軸21におけるロータ13と軸受け20bとの間には、レゾルバステータ81の内周面に対向した状態で、レゾルバ80を構成するレゾルバロータ82が固定されている。つまり、本実施形態ではロータ13、バスバーユニット35、レゾルバ80(レゾルバロータ82)及び軸受け20bが回転軸21の軸方向に沿って直列に配列された状態となっている。
レゾルバ80は、回転軸21の回転角度を検出するための回転角度検出装置であり、上述したようにレゾルバステータ81とレゾルバロータ82とにより構成されている。レゾルバステータ81は、磁性材料からなるプレートを積層して構成された略円環状のコア83を有している。このコア83には、径方向内側に向かって突出する複数のティース部84が放射状に等間隔で設けられている。これらティース部84には、絶縁材であるインシュレータ85を装着した上からコイル86(励磁コイル及び検出コイル)が巻装されている。インシュレータ85には、径方向外側に向かって延出する平面視略矩形の端子保持部(不図示)が一体成形されており、この端子保持部には、レゾルバステータ81に巻装されたコイル86から引き出されたレゾルバ巻線(不図示)の端末部が引き回されて保持されている。そして、レゾルバ巻線の端末部は、端子保持部において外部から引き込まれたセンサ線に接続されている。
レゾルバロータ82は、金属板を積層した構成となっており、周方向に沿って三方向に凸部が形成されたものであり、回転軸21が回転するとレゾルバロータ82もまたレゾルバステータ81内にて回転する。
レゾルバロータ82は、金属板を積層した構成となっており、周方向に沿って三方向に凸部が形成されたものであり、回転軸21が回転するとレゾルバロータ82もまたレゾルバステータ81内にて回転する。
フロントブラケット15の底部15bには、レゾルバステータ81が内嵌固定されたレゾルバホルダ54が設けられている。このレゾルバホルダ54は、レゾルバステータ81の回転軸21に対する軸線方向、及び回転方向への移動を規制するためのものであって、ボス部71を軸方向他端側から覆うように設けられ、後述するブラケットインシュレータ40との間に挟まれた状態でフロントブラケット15の底部15bにボルト38によって締結固定されている。
図5,6に示すように、レゾルバホルダ54は、金属製の板材をプレス加工等によって形成したものであって、略円環状のホルダ本体55を有している。ホルダ本体55は、径方向略中央に形成された凹部56と、凹部56の開口縁に連なるフランジ部57とで構成されている。
凹部56は、レゾルバステータ81を外嵌固定するためのものであって、周壁56aと上壁56bとで構成されている。そして、この周壁56aの内側にレゾルバステータ81が嵌合されるようになっている。凹部56の上壁56bには、径方向略中央にレゾルバロータ82の外径より大きい孔58が形成されており、この孔58に回転軸21が貫通している。
凹部56は、レゾルバステータ81を外嵌固定するためのものであって、周壁56aと上壁56bとで構成されている。そして、この周壁56aの内側にレゾルバステータ81が嵌合されるようになっている。凹部56の上壁56bには、径方向略中央にレゾルバロータ82の外径より大きい孔58が形成されており、この孔58に回転軸21が貫通している。
フランジ部57には、径方向外側に向けて突出する突出部59a,59bが3箇所形成されている。これら突出部59a,59bのうち、突出部59aはフランジ部57の対向する位置(周方向において180度異なる位置)に形成され、長円形状を有する進角調整用の取付孔64aが形成されている。一方、突出部59a,59bのうち、突出部59bは対向する突出部59a間に形成され、円形状を有する位置決め用の取付孔64bが形成されている。そして、これら取付孔64a,64bとフロントブラケット15の底部15bに形成されたボルト孔70a,70b(図1参照)とを重ねた状態で、ボルト38(図2参照)が螺入されることでレゾルバホルダ54とフロントブラケット15とが締結固定されている。
また、ホルダ本体55には、周壁56aからフランジ部57にかけて切り欠き部67が形成されている。この切欠き部67は、レゾルバステータ81のインシュレータ85に形成された端子保持部(不図示)に嵌合するように形成されている。
そして、図2,7に示すように、フロントブラケット15の内面側には、バスバーユニット35を軸方向一端側から覆うようにブラケットインシュレータ40が設けられている。このブラケットインシュレータ40は、フロントブラケット15とバスバーユニット35との間の絶縁を図るとともに、モータハウジング11内への塵埃や水分の侵入を抑制するためのものであって、外筒部40aと内筒部40cと、これら外筒部40aと内筒部68とを架け渡すベース部40bとで構成されている。外筒部40aは、ステータ収容部23aの直径より大きく形成され、フロントブラケット15の周壁15aの内周面に沿って配置されている。外筒部40aは、バスバーユニット35を取り囲むように配置され、その軸方向他端側はインシュレータ33の軸方向一端側を覆う位置まで延出している。
外筒部40aの軸方向一端側には、フロントブラケット15の底部15の底部に沿って径方向内側に向けて張り出すベース部40bが形成されている。このベース部40bは、外筒部40aの軸方向一端側の端部から径方向内側に向けてバスバーユニット35の外周部分にラップする位置まで延出している。ベース部40bには、平面視矩形状の貫通孔73が周方向に並んで3箇所形成されている。この貫通孔73は、バスバーユニット35の各相用バスバー37の給電部37bが挿通される孔であり、フロントブラケット15とモータハウジング11との組み付けた状態において、給電部37bがフロントブラケット15の外面側から露出するようになっている(図4参照)。
また、ベース部40bには、厚さ方向に沿って貫通する2組のボルト孔67a,67bが、ベース部40bの周方向に沿って2箇所ずつ形成されている。これらボルト孔67a,67bのうち、ボルト孔67aは、レゾルバホルダ54の進角調整用の取付孔64a(図6参照)と重なる位置に形成され、ボルト孔67a、取付孔64a、及びフロントブラケット15のボルト孔70a(図1参照)にボルト38を螺入して、レゾルバホルダ54とブラケットインシュレータ40とを共締めしている。一方、ボルト孔67a,67bのうち、ボルト孔67bは、フロントブラケット15の底部15bに形成されたボルト孔70c(図1参照)と軸方向において重なる位置に形成されている。そして、フロントブラケット15の外面側からボルト39を螺入することで、フロントブラケット15とブラケットインシュレータ40とが締結固定されている。これにより、ベース部40bとフロントブラケット15の底部15bとの間にレゾルバホルダ54のフランジ部57を挟んだ状態で、ブラケットインシュレータ40が固定される。
ベース部40bの内周縁には、ベース部40bの全周に亘って軸方向他端側へ延出する内筒部40cが形成されている。この内筒部40cは、レゾルバホルダ54の周壁56aを内嵌固定するものであり、レゾルバホルダ54のホルダ本体55が内筒部40cの内側から軸方向他端側を臨むように配置されている。内筒部40cの内周面には、径方向内側へ突出してレゾルバホルダ54の周壁56aの外周面に接触する突起部69が形成されている。
ここで、図2,8に示すように、フロントブラケット15とモータハウジング11とは、レゾルバホルダ54の周壁56a及び上壁56bがバスバーユニット35のリング部36bの内側に挿入されるとともに、ブラケットインシュレータ40の外筒部40aによりバスバーユニット35の径方向外側を取り囲んだ状態で組み付けられている。具体的には、レゾルバホルダ54の上壁56bの外表面とバスバーユニット35の軸方向一端側の端面36cとが対向するとともに、レゾルバホルダ54の周壁56aの軸方向他端側とバスバーユニット35のリング部36bの内周面とが対向している。したがって、レゾルバホルダ54の外周面とバスバーユニット35の内周縁部との間には、周方向全周に亘って入り組んだ断面L字状のラビリンス部110が形成されることになる。
また、フロントブラケット15とモータハウジング11とが組み付けられた状態において、ブラケットインシュレータ40の内筒部40cの軸方向他端側の先端面とバスバーユニット35のリング部36bの軸方向一端側の先端面とが対向している。この時、内筒部40cの先端面とバスバーユニット35のリング部36bの先端面との間の間隙をT1、上述したステータ12の内周面とロータ13の外周面との間に形成された間隙をT2とすると、間隙T1は間隙T2に比べて狭く設定されている(T1<T2)。具体的には、ステータ12とロータ13との間の間隙T2が約0.45mm程度に設定されている一方、内筒部40cとリング部36bとの先端面間の間隙T1は0.3mm以下に設定されていることが好ましい。
さらに、ラビリンス部110の間隙、すなわちレゾルバホルダ54の周壁56aの外表面とバスバーユニット35のリング部36bの内周面との間の間隙T3、及びレゾルバホルダ54の上壁56bとバスバーユニット35の端面36cとの間の間隙T4も、上述したステータ12の内周面とロータ13の外周面との間に形成された間隙T2に比べて狭く設定されている。間隙T3,T4は、内筒部40cとリング部36bとの先端面間の間隙T1と同様に0.3mm以下に設定されていることが好ましい。
このように、本実施形態では、ブラケット15からモータハウジング11に至るまでの間に、ボス部71の外表面とバスバーユニット35の内周縁部との間には、間隙T2に比べて狭い間隙(間隙T1,T2、T3)が複数形成されている。但し、少なくとも間隙T1が、間隙T2に比べて狭く形成されていれば、ラビリンス部110の間隙(間隙T3,T4)は、ステータ12の内周面とロータ13の外周面との間に形成された間隙T2に比べて広く設定されていても構わない。
このように、本実施形態では、ブラケット15からモータハウジング11に至るまでの間に、ボス部71の外表面とバスバーユニット35の内周縁部との間には、間隙T2に比べて狭い間隙(間隙T1,T2、T3)が複数形成されている。但し、少なくとも間隙T1が、間隙T2に比べて狭く形成されていれば、ラビリンス部110の間隙(間隙T3,T4)は、ステータ12の内周面とロータ13の外周面との間に形成された間隙T2に比べて広く設定されていても構わない。
また、本実施形態において、バスバーユニット35の開口部35aの内径D1は、上述したステータ12の内径D2に比べて小さく、ロータ13の外径D3に比べて大きく設定されている(D3<D1<D2)。同時に、回転軸21の軸方向他端からロータ13のマグネットホルダ44におけるベース部45の端面までの軸方向における長さL1が、軸受け20aの軸方向一端側の端面からバスバーユニット35の軸方向他端側の端部、すなわち位置決め片36aの先端部までの軸方向における長さL2に比べて長く設定されている(L1>L2)。
また、回転軸21の軸方向他端からロータ13のマグネットホルダ44におけるベース部45の端面までの軸方向における長さL1は、回転軸21の軸方向他端からバスバーユニット35の位置決め片36aの先端部までの軸方向における長さに比べて短く設定されている。これにより、モータ組付時において、マグネットホルダ44とバスバーユニット35との接触を防止することができ、回転軸21の回転に何ら影響を与えることがない。
次に、作用を説明する。初めに、電源線60の端末部60aとバスバーユニット35の給電部37bとを溶接するための貫通孔66から、溶接時のスラグや金属粒子(いわゆる、スパッタ)や、レゾルバ80が損傷した場合の破片等の塵埃の侵入経路について説明する。
まず、図1,2に示すように、フロントブラケット15内において、電源線60の端末部60aとバスバーユニット35の給電部37bとを溶接する際に発生したスパッタやレゾルバ80の破片(以下、まとめて塵埃という)は、ブラケットインシュレータ40の貫通孔41等を通ってブラケットインシュレータ40の内側へ侵入する(図4中矢印C1参照)。そして、ブラケットインシュレータ40の貫通孔41から侵入した塵埃は、ブラケットインシュレータ40の内筒部40cの軸方向他端側の先端面とバスバーユニット35のリング部36bの軸方向一端側の先端面との間からモータハウジング11内へ侵入しようとする。この時、内筒部40cとリング部36bとの間の間隙T1(図4参照)は、0.3mm以下と非常に狭く設定されているため、塵埃が塞き止められ、モータハウジング11内へ侵入し難くなっている。
また、内筒部40cとリング部36bとの間から、モータハウジング11内に向けて塵埃が入り込んだとしても、ラビリンス部110の間隙(間隙T3,T4)も同様にステータ12とロータ13との間の間隙T2に比べて狭く設定されているため、内筒部40cとリング部36bとの間から入り込んだ塵埃がラビリンス部110で塞き止められ、モータハウジング11内へ侵入し難くなっている。
この時、レゾルバホルダ54の外表面とバスバーユニット35の内周縁部との間には、上述したように入り組んだラビリンス部110が形成されているため、ラビリンス部110に入り込んだ塵埃がモータハウジング11内へ行き届き難くなっている。なお、万が一ラビリンス部110を通ってモータハウジング11内に塵埃が入り込んだとしても、内筒部40cとリング部36bとの間の間隙T1を通ってラビリンス部110から入り込んだ塵埃は、ステータ12とロータ13との間の間隙T2に比べて小さい非常に微小な塵埃である。そのため、例えモータハウジング11内に入り込んだとしても、ブラシレスモータ10に何ら影響を与えるものではない。
この時、レゾルバホルダ54の外表面とバスバーユニット35の内周縁部との間には、上述したように入り組んだラビリンス部110が形成されているため、ラビリンス部110に入り込んだ塵埃がモータハウジング11内へ行き届き難くなっている。なお、万が一ラビリンス部110を通ってモータハウジング11内に塵埃が入り込んだとしても、内筒部40cとリング部36bとの間の間隙T1を通ってラビリンス部110から入り込んだ塵埃は、ステータ12とロータ13との間の間隙T2に比べて小さい非常に微小な塵埃である。そのため、例えモータハウジング11内に入り込んだとしても、ブラシレスモータ10に何ら影響を与えるものではない。
また、フロントブラケット15における貫通孔41以外の孔から塵埃が入り込んだとしても(例えば、図8中矢印C2)、同様に内筒部40cとリング部36bとの間や、及びラビリンス部110からモータハウジング11内へ侵入し難くなっている。
次に、図9〜12に基づいて、ロータ13が固定されたフロントブラケット15と、ステータ12が固定されたモータハウジング11とを組み付ける際の組付方法について説明する。なお、以下の説明において、回転軸21またはロータ13の外周面とフロントブラケット15またはモータハウジング11とが支持されている部位、または接触している部位を支持部とする。例えば、モータ組付前において、回転軸21の支持部S1は、フロントブラケット15に固定された軸受け20bの一点のみである。
まず、図9に示すように、フロントブラケット15をモータハウジング11に組み付ける際には、回転軸21の軸方向(挿入方向)とモータハウジング11の軸方向とを一致させた状態で、バスバーユニット35の開口部35aから回転軸21の他端側を挿入していく。回転軸21を挿入していくと、回転軸21に固定されたロータ13は初めにバスバーユニット35の開口部35aに差し掛かる。すると、ロータ13は、その外周面がバスバーユニット35の開口部35aの内周面に摺接するようにモータハウジング11内へ挿入されていく。この時点で、回転軸21の支持部は、軸受け20bにおける支持部S1と、ロータ13とバスバーユニット35とが接触している部位(支持部S2)との2点となっている。
図10,11に示すように、さらに回転軸21を挿入していくと、回転軸21は支持部S1,S2により支持された状態でモータハウジング11内に内嵌されたステータ12に差し掛かる。つまり、L1>L2に設定されているため、回転軸21の軸方向他端からマグネットホルダ44のベース部45までの部位が、軸受け20aの軸方向一端側の端面からバスバーユニット35の位置決め片36aの端部までの間に介在している状態では、回転軸21は必ず支持部S1,S2により支持されるようになっている。そして、上述したようにバスバーユニットの開口部35aの内径D1は、ステータ12の内径D2に比べて小さく、ロータ13の外径D3に比べて大きく設定されている設定されているため(D3<D1<D2)、回転軸21がぶれなく挿入されている際にロータ13とステータ12とが接触することはない。
ここで、ロータ13がステータ12の内側を通過している際に、永久磁石の吸引反発力等により回転軸21の軸方向(挿入方向)がモータハウジング11の軸方向に対してずれた場合には、ロータ13の外周面は初めにバスバーユニット35の内周面に接触する。すなわち、D1<D2に設定されることで、回転軸21は支持部S1,S2の2点で支持されながら挿入されているので、ロータ13とステータ12とが接触する前に、バスバーユニット35に接触することになる。これにより、回転軸21の軸方向とモータハウジング11の軸方向とのずれを規制することができる。その結果、回転軸21の軸方向がモータハウジング11の軸方向に対して大幅にずれることがないため、回転軸21をぶれなくスムーズに挿入することができるとともに、ロータ13とステータ12との接触を防止することができる。なお、ロータ13の外径D3は、バスバーユニット35の開口部35aの内径D1に近接した寸法に設定してある。具体的には、ロータ13の組付時に、ロータ13の外周面とバスバーユニット35の開口部35aの内周面との間に形成された間隙が、ステータ12の内周面とロータ13の外周面との間に形成された間隙T2よりも小さくなるように設定している。そのため、ロータ13の組み付け時にロータ13が倒れても、ロータ13がステータ12の内周面に接触しないでバスバーユニット35の開口部35aに案内されて挿入される。
次いで、図12に示すように、さらに回転軸21を挿入していくと、回転軸21の他端側がエンド部16のボス部17に圧入された軸受け20a内に挿入されていく。この時点で、回転軸21は上述した支持部S1,S2に加えてモータハウジング11側の軸受け20aにも支持され(支持部S3)、3点で支持された状態でモータハウジング11内に挿入されていく。このように、回転軸21の他端側が支持部S3によって支持されることで、回転軸21の他端側が支持部S2から離れたとしても、永久磁石の吸引反発力等に影響されることなく、回転軸21はスムーズに挿入されていく。この場合、L1>L2に設定されているため、回転軸21の軸方向他端が、軸受け20a内に差し掛かった際でもマグネットホルダ44のベース部45は、バスバーユニット35の位置決め片36aから抜けないようになっている。
そして、回転軸21の他端側が軸受け20a内に完全に挿入されると、すなわち回転軸21がモータハウジング11内に完全に挿入されると、支持部S2の支持が解除される。つまり、上述した長さL1が、回転軸21の軸方向他端からバスバーユニット35の位置決め片36aの先端部までの長さに比べて短く設定されているため、回転軸21が軸受け20aに完全に挿入された時点では、マグネットホルダ44のベース部45の端面がバスバーユニット35の位置決め片36aの端部から必ず抜けるようになっている。これにより、モータ組付後にバスバーユニット35とロータ13とが干渉することがなく、回転軸21の回転に何ら影響を与えることがない。
そして、回転軸21の挿入後にフロントブラケット15とモータハウジング11とをボルトにより締結固定することにより、モータの組付工程が完了する。
そして、回転軸21の挿入後にフロントブラケット15とモータハウジング11とをボルトにより締結固定することにより、モータの組付工程が完了する。
このように、本実施形態ではD1<D2に設定されているため、ステータ12と支持部S1(軸受け20b)との間に支持部S2(バスバーユニット35)が設定されることになる。すなわち、回転軸21の軸方向(挿入方向)がモータハウジング11の軸方向に対してずれた場合には、ロータ13の外周面は初めにバスバーユニット35の内周面に接触する。これにより、回転軸21は支持部S1,S2の2点で支持されながら挿入されていくので、ロータ13とステータ12とが接触する前に、バスバーユニット35に接触することで、回転軸21の軸方向とモータハウジング11の軸方向とのずれを規制することができる。したがって、回転軸21の軸方向がモータハウジング11の軸方向に対して大幅にずれることがないため、回転軸21をぶれなくスムーズに挿入することができるとともに、ロータ13とステータ12との接触を防止することができる。
しかも、L1>L2に設定されているため、回転軸21の軸方向他端からマグネットホルダ44のベース部45までの部位が、軸受け20aの軸方向一端側の端面からバスバーユニット35の位置決め片36aの端部までの間に介在している状態では、回転軸21は必ず支持部S1,S2により支持される。さらに、回転軸21の軸方向他端が、軸受け20a内に差し掛かった際でも、マグネットホルダ44のベース部45はバスバーユニット35の位置決め片36aから抜けないようになっている。この時点で、回転軸21は支持部S1,S2,S3の3点で支持される。
このように、モータ組付時において、軸受け20aと軸受け20bとの間でバスバーユニット35に支持(接触)された状態で挿入されていくため、回転軸21は必ず2点以上の支持部(例えば、支持部S1,S2)によって支持されることになる。これにより、回転軸21の軸方向とモータハウジング11の軸方向とのずれを規制することができ、モータの組付容易性を向上させることができる。そして、本実施形態ではロータ13の永久磁石として吸引反発力が強い希土類磁石を用いた場合であっても、ロータ13とステータ12との接触を確実に防止することができるため、ロータ13の損傷を防ぎ、高性能なブラシレスモータ10を提供できるとともに、ブラシレスモータ10の生産性を向上させることができる。
さらに、従来のようにモータの組み付けに治具等を用いたり、モータハウジングに孔を空けたりする必要もないので、製造コストを低減できるとともに、製造効率を向上させることができる。
さらに、従来のようにモータの組み付けに治具等を用いたり、モータハウジングに孔を空けたりする必要もないので、製造コストを低減できるとともに、製造効率を向上させることができる。
ここで、上述したように本実施形態では、バスバーユニット35を間に挟んで、ロータ13の軸方向反対側(軸方向一端側)には回転軸21の回転角度を検出するレゾルバ80が設けられているため、ロータ13、バスバーユニット35、レゾルバ80及び軸受け20bが回転軸21の軸方向に沿って直列に配列された状態となる。これにより、例えばバスバーユニット35がレゾルバ80の径方向外側を取り囲むように配置された場合に比べて、モータ自体の径方向の寸法を小さくすることができる。したがって、ブラシレスモータ10の小型化が可能になり、車両組付時のスペースファクタを向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な形状、構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、ブラシレスモータが車両用ブレーキ装置に用いられるものである場合について説明したが、これに限られるものではない。
例えば、上述の実施形態では、ブラシレスモータが車両用ブレーキ装置に用いられるものである場合について説明したが、これに限られるものではない。
10…ブラシレスモータ
12…ステータ
13…ロータ
14…開口部
15…ブラケット
20a…軸受け(第1軸受け)
20b…軸受け(第2軸受け)
31…コイル
35…バスバーユニット
35a…開口部
80…レゾルバ
D1…バスバーユニットの開口部の内径
D2…ステータの内径
L1…回転軸の軸方向他端からロータのマグネットホルダにおけるベース部の端面までの軸方向における長さ(回転軸の軸方向他端からロータの軸方向一端側の端面までの軸方向における長さ)
L2…軸受けの軸方向一端側の端面からバスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さ(第1軸受けの軸方向一端側の端面からバスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さ)
12…ステータ
13…ロータ
14…開口部
15…ブラケット
20a…軸受け(第1軸受け)
20b…軸受け(第2軸受け)
31…コイル
35…バスバーユニット
35a…開口部
80…レゾルバ
D1…バスバーユニットの開口部の内径
D2…ステータの内径
L1…回転軸の軸方向他端からロータのマグネットホルダにおけるベース部の端面までの軸方向における長さ(回転軸の軸方向他端からロータの軸方向一端側の端面までの軸方向における長さ)
L2…軸受けの軸方向一端側の端面からバスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さ(第1軸受けの軸方向一端側の端面からバスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さ)
Claims (4)
- コイルが巻装されたステータと、
開口部を有し、前記ステータが内嵌固定されたモータハウジングと、
前記モータハウジング内で回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸に外嵌固定され、前記ステータの内周面に対向するように配置されたロータと、
前記ロータの外周面において前記ステータの内周面に対向するように配置された永久磁石と、
前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記コイルに給電するための環状のバスバーユニットとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記バスバーユニットの開口部の内径D1は、前記ステータの内径D2よりも小さく設定されていることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記回転軸は、軸方向他端側が前記モータハウジング内に設けられた第1軸受けに支持される一方、軸方向一端側が前記ロータを間に挟んで前記第1軸受けの軸方向反対側に設けられた第2軸受けに支持され、
前記回転軸の軸方向他端から前記ロータの軸方向一端側の端面までの軸方向における長さL1が、前記第1軸受けの軸方向一端側の端面から前記バスバーユニットの軸方向他端側の端部までの軸方向における長さL2よりも長く設定されていることを特徴とする請求項1記載のブラシレスモータ。 - 前記バスバーユニットを間に挟んで、前記ロータの軸方向反対側には前記回転軸の回転角度を検出するレゾルバが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のブラシレスモータ。
- 前記永久磁石は希土類磁石からなることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載のブラシレスモータ。
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-
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