JP2017077149A - 電動機およびこれを備える車載用装置、並びに、検査装置および電力入力部検査方法 - Google Patents

電動機およびこれを備える車載用装置、並びに、検査装置および電力入力部検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電動機本体に制御ユニットを装着する構成とした場合に、電動機側圧接端子の電気的接合状態に問題があるか否かを、制御ユニット側圧接端子との接合前に、センサにて予め測定可能な電動機を提供する。
【解決手段】出力軸32とは反対側の端面に突設された平板からなる複数の入力端子35u〜35wをもつ電力入力部を有する電動機本体30と、電動機本体30に装着されるとともに電力入力部に電気的に接続される電力出力部を有して電動機本体30を駆動制御する制御ユニット40とを備え、電動機本体30の電力入力部は、各入力端子35u〜35wが、その平板面に直角な方向から見た端子先端の形状が略台形形状に形成されて、当該端子先端の位置を端子上方からセンサ183にて検出可能な平面部34tが端子上端面に形成されている。
【選択図】図19

Description

本発明は、電動機本体と制御ユニットとを一体化した電動機およびこれを備える車載用装置に関する。
車両に搭載する電動パワーステアリング装置や電動ブレーキ装置等の車載用装置に使用される電動機は、その出力軸に減速ギヤボックスを接続し、この減速ギヤボックスで減速した回転力を車載用装置の駆動源として伝達している。
この種の電動機として、制御回路を実装した回路基板を含む制御ユニットによって駆動制御され、この制御ユニットを電動機本体に一体化して小型化を図った機電一体型の電動機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、電動パワーステアリング装置に適用する電動機が記載されている。この電動機は、電動機の電力を制御するスイッチング素子などの発熱部品を搭載するパワー基板と、マイクロコンピュータなど小電流部品を搭載する制御基板とが、回路ケースにより積層状態になるように構成されている。また、パワー基板が、三相ブラシレス電動機の反出力側のブラケットを兼ねるヒートシンクに装着されている。
特許文献1に記載された発明では、制御装置と電動機を一体にすることで、ワイヤーハーネスやコネクタを不要とし、製造コストと重量と放射ノイズの低減を可能にしている。また、電力ロスが低減されて高出力化が可能となる。さらに、制御装置を電動機の背面に積層することで、放熱性が良好な構成となり、大型にならずに、ステアリングモジュールに対する良好な装着性が得られる。
特許第3614380号公報
しかし、特許文献1に記載された技術では、電動機とパワー基板がブラケットを兼ねるヒートシンクを介して一体に組み立てられている。そのため、電動機と制御装置を別々に組み立てることができず、パワー基板および制御基板の仕様や調達先を用途に応じて変更することも困難である。この問題を解決するためには、電動機とパワー基板および制御基板を有する制御ユニットとを別体として、電動機に制御ユニットを装着することが考えられる。
通常、電動機の出力軸とは反対側の端部には、特許文献1に記載されているようなブラケットを兼ねるヒートシンクを備えていない。よって、電動機と制御ユニットを別体にする場合には、電動機の出力軸とは反対側の端部に、ヒートシンクを介して制御ユニットを装着することになる。
この場合には、電動機と制御ユニットが別工程で製造されることから、電動機に制御ユニットを装着する際に、制御ユニットの電力出力端子と電動機の電力入力端子を電気的に接続して電流路を形成する必要がある。また、ヒートシンクにパワー基板を接触させるために、パワー基板の電力出力端子はヒートシンクとは反対側に配置する。そのため、通常は、ワイヤーハーネス等を使用してヒートシンクの外側を迂回させて、電動機とパワー基板を電気的に接続することになる。
しかし、このような通常の接続方法では、電流路が長くなるため、電気抵抗が増加するだけでなく、外部ノイズを拾い易くなるとともに、外部へのノイズの放散量も増加する。また、電動機とパワー基板を別々の工程(工場)で製造してから組み立て場所(工場)まで輸送する場合には、電動機及びパワー基板の少なくとも一方から突出する接続端子が、輸送過程で衝撃等の荷重を受けて、接続端子の曲がり、折れ、欠け等が生じるリスクが大きくなる。このリスクを避けるためには、保護部材を取り付ける等の対策を行って接続端子への衝撃荷重入力を防ぐ必要があり、保護部材コストの発生、輸送時の体積増加に伴う輸送コストの増加が生じる。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、別々に製造された電動機本体と制御ユニットを短い距離で電気的に接続し得る電動機およびこれを備える車載用装置、並びに、検査装置および電力入力部検査方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る電動機は、一端に出力軸を有するとともに前記出力軸とは反対側の端面に前記出力軸の軸線と並行に突設された金属製の平板からなる複数のU型端子部をもつ電力入力部を有する電動機本体と、該電動機本体に前記出力軸とは反対側の端面に装着されるとともに前記電力入力部と圧接されることで電気的に接続される電力出力部を有して前記電動機本体を駆動制御する制御ユニットとを備え、前記電動機本体の電力入力部は、各U型端子部が、前記平板の面に直角な方向から見た端子先端の形状が略台形形状に形成されて、当該端子先端の位置を端子上方からセンサにて位置情報を検出可能な平面部が端子先端面に形成されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る車載用装置は、回転駆動源として上記電動機を備えることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、一端に出力軸を有するとともに出力軸とは反対側の端面に出力軸の軸線と並行に突設された金属製の平板からなる複数のU型端子部をもつ電力入力部を有する電動機本体と、この電動機本体にその出力軸とは反対側の端面に装着されるとともに電力入力部と圧接されることで電気的に接続される電力出力部を有して電動機本体を駆動制御する制御ユニットとを備えたので、制御ユニットの電力出力部と電動機本体の電力入力との距離を短距離化して、電流路の電気抵抗を小さくするとともに、ノイズの吸収及び放散を抑制することができる。
また、車載用装置の回転駆動源として上記電動機を使用することにより、制御ユニットと電動機本体との間の電流路の電気抵抗を少なくし、且つ外部ノイズの影響を受けにくくすることができるとともに、外部へのノイズ放散を抑制することができる車載用装置を提供することができる。
ここで、本発明のように、制御ユニットの電力出力部と電動機本体の電力入力との距離を短距離化した技術では、電動機側接続端子に一定量以上の位置ずれが生じた場合、制御ユニット側接続端子との所定位置での接合ができなくなるおそれがある。そこで、電動機本体と制御ユニットとを一体化した電動機において、電動機本体側の電力入力部の電気的接合状態に問題があるか否かを、制御ユニットとの接合前に、センサにて予め測定可能とすることが望ましい。
この問題に対し、本発明の一態様によれば、電動機本体の電力入力部は、各U型端子部が、平板の面に直角な方向から見た端子先端の形状が略台形形状に形成されており、当該端子先端の位置を端子上方からセンサにて位置情報を検出可能な平面部が端子先端面に形成されているので、各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の平面部の位置情報を取得し、その取得された平面部の位置情報に基づいて、電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定すれば、電動機本体側の電力入力部の電気的接合状態に問題があるか否かを、制御ユニットとの接合前にセンサにて予め測定することができる。
また、本発明は、電動機本体側の電力入力部の電気的接合状態に問題があるか否かを、制御ユニットとの接合前に、センサにて予め位置情報を測定可能とする上で、本発明の一態様に係る電動機に好適な検査装置および電力入力部検査方法を提供する。
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る検査装置は、本発明の一態様に係る電動機に用いられて、前記電動機本体の電力入力部を検査する検査装置であって、前記電力入力部の各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の前記平面部の位置情報を取得するセンサと、該センサで取得された前記平面部の位置情報に基づいて、前記電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定する位置ずれ判定部とを有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力入力部の検査方法は、本発明の一態様に係る電動機における、前記電動機本体の電力入力部を検査する方法であって、前記電力入力部の各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の前記平面部の位置情報を取得し、その取得された前記平面部の位置情報に基づいて、前記電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定することを特徴とする。
本発明の一態様に係る検査装置および電力入力部検査方法によれば、本発明の一態様に係る電動機における、各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の平面部の位置情報を取得し、その取得された平面部の位置情報に基づいて、電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定すれば、電動機本体側の電力入力部の電気的接合状態に問題があるか否かを、制御ユニットとの接合前にセンサにて予め測定することができる。
上述したように、本発明によれば、別々に製造された電動機本体と制御ユニットを短い距離で電気的に接続することができる。
本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置を備える車両示す模式図である。 本発明の一態様に係る電動機の第一実施形態を示す斜視図である。 第一実施形態における電動機本体と制御ユニットとを分離した状態を示す斜視図である。 第一実施形態における電動機の分解斜視図である。 ヒートシンクに中継端子部を装着する前の状態を示す斜視図である。 ヒートシンクに中継端子部を装着した後の状態を示す斜視図である。 図6のVII−VII線上の部分断面図である。 第一実施形態の中継端子部がヒートシンクに取り付けられた状態を示す図であって、端子ホルダーの基準面側から見た図である。 第一実施形態の中継端子部を示す斜視図である。 第一実施形態の中継端子部の接続端子を示す斜視図である。 中継端子部に電力入力部のU型端子部を連結前の状態を示す斜視図である。 中継端子部に電力入力部のU型端子部を連結後の状態を示す斜視図である。 第一実施形態のパワー基板を示す斜視図である。 第一実施形態のパワー基板上にインサートベースを連結した状態を示す斜視図である。 第一実施形態のインサートベース上に制御基板を連結した状態を示す斜視図である。 第一実施形態の制御ユニットの組み立て完了状態を示す斜視図である。 第一実施形態の電動機本体の電力入力部を説明する図であり、同図(a)は電動機本体の正面図、(b)は電力入力部の要部拡大図である。 第一実施形態の電動機本体の電力入力部を説明する図であり、同図(a)は電動機本体の平面図、(b)は電力入力部の要部拡大図である。 第一実施形態の電動機本体の電力入力部の検査方法を説明する図であり、同図(a)はその斜視図、(b)はセンサが取得した画像情報のイメージを示す図である。 電動機本体の電力入力部を説明する図であり、同図は電動機本体の側面図を示している。 電動機本体の電力入力部の比較例を説明する図であり、同図(a)は比較例でのU型端子部の正面視の要部拡大図、(b)は比較例でのU型端子部先端の平面視の要部拡大図である。 第二実施形態において、中継端子部がヒートシンクに取り付けられた状態を示す断面図である。 第二実施形態において、中継端子部がヒートシンクに取り付けられた状態を示す図であって、端子ホルダーの基準面側から見た図である。 第三実施形態の中継端子部を示す斜視図であって、端子ホルダーの反基準面が見える図である。 第三実施形態の中継端子部がヒートシンクに取り付けられた状態を示す断面図である。 第三実施形態において、中継端子部がヒートシンクに取り付けられた状態を示す図であって、端子ホルダーの基準面側から見た図である。 第四実施形態における電動機の分解斜視図である。 第四実施形態における電力入力部のU型端子部を示す斜視図である。 第四実施形態における電力入力部を示す斜視図である。 第五実施形態の中継端子部を示す斜視図である。 第五実施形態の中継端子部をヒートシンクに装着する前の状態を示す斜視図である。 第五実施形態の中継端子部をヒートシンクにネジ止めした状態の断面図である。 本発明の一態様を示す電動機の第六実施形態を示す電動機本体に制御ユニットを装着する前の状態を示す斜視図である。 第六実施形態における電動機本体への入力端子接続状態を示す斜視図である。 第六実施形態の中継端子部の絶縁板装着前の状態を示す斜視図である。 第六実施形態におけるヒートシンクの中継端子部を装着する前の状態を示す斜視図である。 第六実施形態におけるヒートシンクへ中継端子部を装着した状態を示す斜視図である。 第六実施形態における中継端子部の変形例を示す分解斜視図である。 第七実施形態における電動機の分解斜視図である。 第七実施形態の制御ユニットの説明図であり、同図(a)は、パワー基板上にインサートベースを連結した状態のものをヒートシンクに取り付ける状態を示す斜視図であり、同図(b)は、パワー基板、インサートベースおよびヒートシンクを連結した状態を示す斜視図である。 第七実施形態の制御ユニットの組み立て完了状態を示す斜視図である。 第八実施形態における電動機の分解斜視図である。 第九実施形態の中継端子部の例を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
[第一実施形態]
図1に示すように、この車両1は、左右の転舵輪となる前輪2FRおよび2FLと後輪2RRおよび2RLを備える。前輪2FRおよび2FLは、車載用装置としての電動パワーステアリング装置3によって転舵される。
電動パワーステアリング装置3は、ステアリングホイール11を有し、このステアリングホイール11に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト12に伝達される。ステアリングシャフト12は、入力軸12aと出力軸12bとを有する。入力軸12aの一端はステアリングホイール11に連結され、他端は操舵トルクセンサ13を介して出力軸12bの一端に連結されている。
そして、出力軸12bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント14を介してロアシャフト15に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント16を介してピニオンシャフト17に伝達される。ピニオンシャフト17に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ18を介してタイロッド19に伝達され、転舵輪としての前輪2FRおよび2FLを転舵させる。
ここで、ステアリングギヤ18は、ピニオンシャフト17に連結されたピニオン18aとこのピニオン18aに噛合するラック18bとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。そして、ピニオン18aに伝達された回転運動がラック18bで車幅方向の直進運動に変換する構成とされている。
ステアリングシャフト12の出力軸12bには、操舵補助力を出力軸12bに伝達する操舵補助機構20が連結されている。操舵補助機構20は、出力軸12bに連結した、例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ21と、減速ギヤ21に連結された操舵補助力を発生する電動機22とを備える。
操舵トルクセンサ13は、ステアリングホイール11に付与されて入力軸12aに伝達された操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ13は、例えば、操舵トルクを入力軸12aおよび出力軸12b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出する構成とされている。
電動機22は、制御ユニット40によって駆動制御される。制御ユニット40には、バッテリ27から直流電源が供給され、操舵トルクセンサ13から操舵トルク検出値が入力されるとともに、車速センサ26から車速検出値が入力される。制御ユニット40は、取得した操舵トルク検出値および車速検出値に基づいて操舵補助指令値を算出し、その算出した操舵補助指令値に基づいて電動機22を必要な操舵補助トルクを発生するように回転駆動する。
本実施形態の電動機22は、図2に示すように、例えば3相ブラシレスモータで構成される電動機本体30と、電動機本体30を駆動制御する制御ユニット40とが一体化されている。電動機本体30は、円筒状のモータハウジング31と、モータハウジング31内に、図示しない、コイルを巻装した円筒状の固定子と、固定子の内側に回転自在に配置された回転子とを有する。回転子には、その表面又は内部の円周方向に永久磁石が配置されている。この回転子に連結された出力軸32が、モータハウジング31の軸方向一端部から外部に突出しており、この出力軸32が上記減速ギヤ21に連結される。
そして、図3に分離状態を示すように、電動機本体30と制御ユニット40とは、別々に製造され、制御ユニット40は、電動機本体30に対して着脱可能に組み立てられる。
詳しくは、電動機本体30は、図4に示すように、出力軸32とは反対側の端面(反出力軸側端面)30aに、貫通孔33u、33vおよび33wが形成されている。反出力軸側端面30aには、これら貫通孔33u〜33wから3本の入力端子35u、35vおよび35wが電力入力部35として個別に突出している。制御ユニット40の電動機本体30側の面(後述するヒートシンク41の第二面)41gに、中継端子部51が設けられている。中継端子部51に入力端子35u,35v,35wが挿入されることで、電動機本体30と制御ユニット40が一体化される。
各入力端子35u〜35wは、その平板面に直角な方向から見た端子上端部の形状が、U字状をなすU型端子部34とされた金属製の接続端子である。各入力端子35u〜35wのU型端子部34は、2つの突出片34a,34bをそれぞれ有する。これら入力端子35u〜35wは、電動機本体30の固定子のコイル接続部(図示せず)と一体に接続されていてもよいが、本実施形態では、電動機本体30と制御ユニット40とを別々に組み立てる場合を考慮して、電動機本体30に着脱可能に形成されている。
すなわち、本実施形態では、3つの入力端子35u〜35wの上下両端がU型端子部34とされ、3つの入力端子35u〜35wの一端を電動機本体30の貫通孔33u〜33w内に挿入することにより、固定子のコイル接続部に嵌合して固定され、他端が反出力軸側端面30aから突出した状態となる。そして、図2、図3に示したように、電動機本体30の反出力軸側端面30aに制御ユニット40が装着される。
制御ユニット40は、図4に示すように、中継端子部51、ヒートシンク41および回路基板42と、これらを覆うユニットカバー43とを備えている。ヒートシンク41は、銅、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属材料からなる所定厚みに形成された円板状部材である。回路基板42は、ヒートシンク41の電動機本体30とは反対側に配置され、ユニットカバー43で覆われている。
ヒートシンク41は、図5〜図7に示すように、その外周寄り位置に、中継端子部51を収納するための収納凹部41aが、ヒートシンク41の電動機本体30側の面(第二面)41gに下面側から上面側に向けて形成されている。そして、収納凹部41aの底面(図7での上面)410aに、図4に示すヒートシンク41の第一面(上面)41fまで貫通する3つの貫通孔41u,41vおよび41wが形成されている。図8に示すように、収納凹部41aの底面410aは、塗装が施されて非光沢面になっている。
収納凹部41aは、図5、図7に示すように、幅広の中央凹部41bと、この中央凹部41bの長手方向(ヒートシンク41をなす円板の弦方向)の両側面から外方に延長する幅狭の結合用凹部41cとを備えている。そして、結合用凹部41cの第一面41f側に、図7に示すように、中継端子部51をスナップフィット結合させる係合段部41dがそれぞれ形成されている。また、各係合段部41dの第一面41f側に、第一面41fに開口する結合解除孔41eが形成されている。
そして、収納凹部41aに中継端子部51がスナップフィット結合されている。中継端子部51は、図8〜図12に示すように、合成樹脂製の端子ホルダー510と、端子ホルダー510に固定された金属製の接続端子55u,55v,55wとを有する。端子ホルダー510と接続端子55u,55v,55wとは、インサート成形により一体化されている。なお、製造方法はインサート成形に限定されず、インサート成形以外の他の方法によって製造してもよい。
端子ホルダー510は、直方体状のハウジング52と、このハウジング52の長手方向の両端の下端にハウジング52の端面に沿って上方に延長するL字状片53とがそれぞれ一体に形成されている。そして、これらL字状片53の上端に、ハウジング52の長手方向外方に突出したフック部54がそれぞれ形成されている。これらのフック部54が、ヒートシンク41の収納凹部41aの結合用凹部41cに形成した係合段部41dに係合することにより、スナップフィット結合状態となる。
ハウジング52は、ヒートシンク41の電動機本体30側の面(第二面)41g)に沿わせる基準面521を有する。ハウジング52の基準面521に三つの案内凹部51u〜51wが形成されている。三つの案内凹部51u〜51wは、ハウジング52の長手方向に所定間隔を保って形成されている。各案内凹部51u〜51wの配置間隔は、入力端子35u,35v,35wの配置間隔に合わせてある。
ハウジング52には、図9に示すように、接続端子55u及び55wは、ハウジング52をなす直方体の短手方向一端面における長手方向の両端側に配置され、接続端子55vは、短手方向他端面における接続端子55u及び55wの中間位置に配置されている。
これら接続端子55u〜55wのそれぞれは、図10に示すように、ハウジング52の短手方向に延長する接続板部55aと、この接続板部55aの一端から上方に延長する接触板部55bとを含んでL字状に形成されている。各接続端子55u〜55wの接続板部55aには、貫通穴55cおよび55dが形成されている。貫通穴55c、55dには、2つの突出片34aおよび34bが挿入される。2つの突出片34a、34bは、ハウジング52の長手方向に所定間隔を保って配置されており、入力端子35u〜35wのU型端子部を形成している。
そして、接続端子55u〜55wの長さは、前述したように、中継端子部51をヒートシンク41の収納凹部41aおよび凹部41b内に挿入してスナップフィット結合状態としたときに、ヒートシンク41に形成された貫通孔41u,41vおよび41wを通じて上面側に所定長さ突出するように設定されている。
また、ハウジング52には、図8、図11〜図12に示すように、3つの案内凹部51u〜51wが長手方向に所定間隔を保って形成されている。各案内凹部51u〜51wは、基準面521を底面とした四角錐の先端部が切り落とされた形状を有する。つまり、各案内凹部51u〜51wの断面積は、基準面521から基準面521とは反対側の面(反基準面)522に向かうに連れて徐々に小さくなる。
さらに、図7および図11に示すように、ハウジング52の各案内凹部51u〜51wの底面52aに、接続端子55u,55v,55wの接続板部55aが配置されている。これにより、端子ホルダー510を基準面521から見たときに(図7、図12)、各案内凹部51u〜51wの底面52aに、各接続端子55u,55v,55wの貫通穴55c,55dが存在する。また、接続端子55u,55v,55wの接触板部55bは、ハウジング52の反基準面522側に延びている。
図7および図9に示すように、各案内凹部51u〜51wの底面52aより反基準面522側に、入力端子35u,35v,35wの先端部が配置される空間52bが形成されている。そして、空間52bの反基準面522側が開放されている。つまり、端子ホルダー510のハウジング52は、空間52bの反基準面522に開口部52cを有する。
また、図11および図12に示すように、端子ホルダー510のL字状片53は、ハウジング52をなす直方体の長手方向両端に形成されている。L字状片53は、ハウジング52の基準面521と同じ面を基端として、反基準面522側に延びている。各L字状片53の先端にフック部54が形成されている。フック部54は、ハウジング52をなす直方体の長手方向外方に突出している。
図5および図6に示すように、中継端子部51をヒートシンク41の収納凹部41aに挿入し、端子ホルダー510のフック部54を係合段部41dに係合することにより、中継端子部51は収納凹部41a内に取り付けられる。接続端子55u〜55wの長さは、この状態としたときに、図4に示したヒートシンク41の貫通孔41u,41v及び41wを通じて上面側に所定長さだけ突出する長さに設定されている。
回路基板42は、図4に示すように、パワー基板44とインサートベース45と制御基板46とを有する。パワー基板44は、ヒートシンク41の電動機本体30とは反対側の面(第一面)41fに接触配置される。インサートベース45は、パワー基板44に対して所定距離を保って配置される。制御基板46は、インサートベース45に対して所定距離を保って配置される。
パワー基板44は、例えばインバータを構成する6つのMOSFETなどの発熱量が多い半導体スイッチング素子やリレー等が上面に配置される金属基板で構成されている。パワー基板44には、図13に示すように、ヒートシンク41に形成された貫通孔41u、41vおよび41wに対向する位置に、貫通孔47u、47vおよび47wが形成されている。また、パワー基板44には、各貫通孔47u、47vおよび47wに沿ってバスバー48u、48vおよび48wが例えば半田付けによって固定されている。
これらバスバー48u、48vおよび48wのそれぞれは、図13に示すように、コ字状部48aと、このコ字状部48aの開放端側の上板部に連接されて上方に延長する接触板部48bとで構成されている。バスバー48uおよび48wは、コ字状部48aの開放側が貫通孔47uおよび47wの外側の側縁に近接して配置され、バスバー48vは、コ字状部48aの開放側が貫通孔47vの内側の側縁に近接して配置されている。また、各バスバー48u〜48wのコ字状部48aの下板部がパワー基板44に形成された図示しない配線パターンに接続するように半田付けにより固定されている。
各バスバー48u〜48wの接触板部48bは、図14に示すように、貫通孔47u〜47wを通じて突出する中継端子部51の接続端子55u〜55wと面接触し、バスバー48u〜48wの接触板部48bと接続端子55u〜55wとが最終的に溶接、ロー付け、半田付け等の接合手段によって一体化される。
インサートベース45は、金属板(図示せず)がモールド又は圧入により保持され、外部接続用のコネクタ(図示せず)が一体に形成された樹脂性部材であり、このインサートベース45に保持された金属板によって、パワー基板44上の大電流ライン以外の電流ラインが全て構成されている。
また、インサートベース45には、図13に示すように、上記中継端子部51の接続端子55u、55vおよび55wとバスバー48u、48vおよび48wの接触板部48bとの接触部が挿入される貫通孔49u、49vおよび49wが形成されている。
さらに、インサートベース45には、電解コンデンサ、抵抗、コイルの他、ノイズ対策用のセラミックコンデンサ等が実装されている。このインサートベース45が、図14に示すように、下面に固定された絶縁性のスペーサ50aを介してパワー基板44にねじ止めされている。なお、このインサートベース45のパワー基板44への装着は、ねじ止めに限定されるものではなく、任意の固定方法を適用することができる。
制御基板46は、インバータを構成するスイッチング素子を駆動するマイクロプロセッサ等のICチップを含む制御関連部品が実装されている。この制御基板46も、図15に示すように、インサートベース45と同様に絶縁性のスペーサ50bを介してインサートベース45にねじ止めされている。この制御基板46のインサートベース45への装着はねじ止めに限定されるものではなく、任意の固定方法を適用することができる。
そして、制御基板46の装着後に、インサートベース45に搭載された部品と制御基板46との信号線接続を行う。その接続方法は、例えばDIP半田接続としても良いし、プレスフィット端子接続しても良いし、コネクタ接続としてもよい。
図4に示すユニットカバー43は、一端を開放した有底円筒状に合成樹脂材で形成されている。ユニットカバー43は、図14に示すように、ヒートシンク41上にパワー基板44を直接固定し、パワー基板44上にスペーサ50aを介してインサートベース45を固定し、インサートベース45上にスペーサ50bを介して制御基板46を固定した状態で、図15に示すように、パワー基板44、インサートベース45および制御基板46を覆うように開放端面をヒートシンク41の上端側外周面に嵌合させる。
上述した第一実施形態によると、電動機本体30と制御ユニット40とを別工程で組み立てることが可能となる。この場合、電動機本体30の組み立て工程と、制御ユニット40の組み立て構成とは同一工場で行ってもよく、別工場で行ってもよい。
電動機本体30については、最終的な組み立て工程前にあっては、電力入力部35となる入力端子35u〜35wを電動機本体30に装着した状態で反入力端子側から突出させておいてもよいし、また、電動機本体30に装着しないようにしてもよい。
つまり、電動機本体30を輸送する場合には、入力端子35u〜35wを装着しない状態で搬送することにより、搬送過程での入力端子35u〜35wの曲がりや損傷を防止することができる。この場合、制御ユニット40との最終的な組み立て工程の前までに入力端子35u〜35wを電動機本体30の貫通孔33u〜33wに挿通して固定子のコイル接続部に接続すればよい。
なお、上述した入力端子35u〜35wは、電動機本体30の固定子のコイル接続部と一体に接続されていてもよい。但し、入力端子35u〜35wを着脱可能とすれば、電動機本体30を輸送する場合に、入力端子35u〜35wを装着しない状態で搬送することにより、搬送過程での入力端子35u〜35wの曲がりや損傷を防止することができる。
さらに、本実施形態では、入力端子35u〜35wは、二つの突出片34a,34b同士の間のU字状の溝の形状を、上部から下部に向かうにつれて拡幅するように形成している。本実施形態では、図17(b)に示すように、左右の突出片34a,34b同士の間に、上から順に、第一並行部34uと、並行部34uに続く拡幅部34nと、拡幅部34nに続く第二並行部34dとを設けている。
ここで、3つの入力端子35u、35vおよび35wは、仮に、二つの突出片34a,34b同士の間のU字状の溝が、一対の並行部のみからなるストレート面で形成されている場合、入力端子35u〜wの差し込み方向での位置が浅いときは圧入荷重が小さくなり、深いときは圧入荷重が大きくなる。この圧入荷重差は、U型端子部34が挟み込む相手方の端子(例えばI端子)との接圧と相関がある。特に、圧入荷重が低く接圧が小さくなってしまうと、接合信頼性が確保されない可能性がある。
これに対し、本実施形態のU型端子部34は、各入力端子35u〜wの二つの突出片34a,34b同士の間のU字状の溝が、先端側に向かうにつれて、圧接部の幅が狭くなるように拡幅部34nを設けたので、圧入荷重および接圧変動の変化を抑えて、接合信頼性を向上させることができる。なお、図17(b)に示した例では、拡幅部34nの上下に第一並行部34uと第二並行部34dとを設けた例を示したが、これに限らず、いずれか一方または両方の並行部を省略してもよい。
ここで、本実施形態では、上記3つの入力端子35u〜35wを電動機本体30に取り付けた後に、3つの入力端子35u〜35wの位置を検査する。
詳しくは、電動機本体30の3つの入力端子35u〜35wの位置は、図17に示すように、電動機本体30の軸線CLと直交する方向であって且つ各入力端子35u〜35wの面との対向方向(つまり、同図の紙面の方向)から見た場合に、画像情報を取得可能なセンサにより3つの入力端子35u〜35wの位置を計測すると、同図において端子の左右方向の位置、および上下方向の位置を計測することができる。しかし、図17に示す視線の方向(紙面の方向)からは、各入力端子35u〜35wの奥行き方向(図18(a)に示すLy方向)の位置は計測できない。
いま、3つの入力端子35u〜35wの奥行き方向の位置を計測するために、例えば図20に示すように、画像情報を取得可能なセンサにより、各入力端子35u〜35wの面に沿った方向(図18(a)に示すLx方向)から計測することも考えられる。しかし、この場合、図20のように、複数の各入力端子35u〜35wが同一平面上に並んで配置されていると、図18の奥行方向(つまりLx方向)で入力端子35u〜35w相互が重なってしまう。そのため、Lx方向からも3つの入力端子35u〜35wの奥行き方向の位置を計測することができない。
そこで、本実施形態では、図17(a)に示すように、電動機本体30の軸線CLに沿った方向(各入力端子35u〜35wを上方から見る方向)に画像センサ183を配置し、この画像センサ183によって各入力端子35u〜35wの位置を測定する。
ここで、電動機本体30の軸線CLに沿った方向から各入力端子35u〜35wの位置を測定する場合に、各入力端子35u〜35wの突出片34a,34b先端が図21(a)に示す比較例のように尖頭状であると、図21(b)に比較例の先端部を上方から見た形状を拡大図示するように、センサ183で計測可能な部分(同図の符号Tnの部分)が非常に小さい。そのため、安定して各入力端子35u〜35wの位置をセンサ183で検出することが困難である。
そこで、本実施形態では、電動機本体30の軸線CLに沿った方向から、画像処理可能なセンサ183を用いるとともに、各入力端子35u〜35wの突出片34a,34b先端の形状を所定に形成することにより、センサ183によって各入力端子35u〜35wの突出片34a,34b先端の位置を安定して測定可能としている。
すなわち、本実施形態は、図17(a)に示すように、上記3つの入力端子35u、35vおよび35wの位置をセンサ183で撮像する。なお、このセンサ183としては、その画像情報を画像処理可能なカメラまたは反射型センサを用いる。そして、3つの入力端子35u、35vおよび35wは、センサ183で安定して測定できるように、図18(b)に示すように、U型端子部34の突出片34a,34bの各端子先端形状を、下側から上側に行くに従い横断面積が徐々に小さくなる四角錐台形状としている。突出片34a,34bの各端子先端形状は、電動機本体30の軸線CLと直交する方向から見た正面視(板の面に対向する方向)が略台形形状に形成される(図17(b)参照)。
なお、本実施形態の例では、各突出片34a,34bの先端は、四角錐台の各錐体面が外側に僅かに凸の円弧状をなしている。また、この例では、各突出片34a,34bの角錐台形状の軸線が、中央の溝に対して僅かに外寄りに偏倚しており、図17(b)に示すように、U型端子部34の左右の各突出片34a,34b形状を非対称(U字形状の中心に対して線対称)としている。
これにより、図18(b)に示すように、U型端子部34の各突出片34a,34b上端面に、画像処理可能なセンサ183で上端部の位置を認識可能な平面部34tを設けている。また、本実施形態では、U型端子部34の左右の各突出片34a,34b形状を非対称(U字形状の中心に対して線対称)としている。
このように、本実施形態では、図18(b)に示したように、各入力端子35u〜35wの突出片34a,34b先端形状を略角錐台形状(正面視(板の面に対向する方向)を略台形形状)とすることで、突出片34a,34bの上端面に、センサ183で上端部の位置を認識可能な平面部34tを設けている。
また、本実施形態では、U型端子部34の左右の突出片34a,34b形状を非対称(U字形状の中心に対して線対称)とし、これにより、各入力端子35u〜35wの端子先端に、画像処理可能なセンサ183で検出可能な平面部34tを形成したので、各入力端子35u〜35wの端子上方から端子先端の平面部34tの位置を検出して、端子位置ずれ量を安定して計測可能となった。
そして、本実施形態で検査に用いるセンサ183は、図19(a)に斜視図を示すように、撮像部183aと、撮像部183aの周囲を囲繞するように設けられた照明部183bとを有する。照明部183bは、センサ183の撮影に適した光量を照射可能であり、例えば、U型端子部34先端の平面部34tの矩形形状の表面境界とその周囲の部分とを十分に画像解析可能なように、明度差3.0程度以上の明度差を与えることができる。
このセンサ183は、図19(b)に示すように、各入力端子35u〜35wの端子先端の平面部34tの矩形形状表面を一の視野L内に同時に撮像する。そして、その撮像された画像データが、図17(a)に示すコンピュータ184に送られる。コンピュータ184は、センサ183から取得した撮影画像情報に基づいて、図19(b)にイメージを示すように、各入力端子35u〜35wの端子先端の平面部34tの矩形形状表面の輪郭位置情報を演算する。
これにより、閾値として所定の合格範囲が設定されたモデルデータと比較して複数の端子の変形状態を測定し、エッジ点の位置情報をもとに合否を判定可能になっている。なお、閾値として設定される所定の合格範囲は、例えば、図19(b)に示すように、各入力端子35u〜35wの端子先端の平面部34tの並び方向でのずれ量α、各入力端子35u〜35wごとの二つの平面部34t相互間のずれ量β、および各入力端子35u〜35w相互の隣接する平面部34t間のずれ量γ等が所定の合格範囲内か否かによって判定することができる。
さらに、本実施形態では、上記入力端子35u〜35wの検査と同様に、中継端子部51をヒートシンク41に取り付けた後に、接続端子55u〜55wの位置を検査する。
すなわち、上述のように、本実施形態では、端子ホルダー510の空間52bの反基準面522側の面が開放されている。つまり、空間52bが反基準面522まで至る開口部52cとなっている。そのため、ヒートシンク41に取り付けられた中継端子部51を端子ホルダー510の基準面521側から見ると、図7に示すように、各接続端子55u〜55wの接続板部55aの背景が、収納凹部41aの底面410aになっている。
この状態で、基準面521側から、接続端子55u〜55wの位置を、上記入力端子35u〜35wの検査と同様に、画像処理可能なセンサ183を用いて検査する。具体的には、各接続端子55u〜55wにおいて、接続板部55aの各貫通穴55c,55dの互いに近接する端面位置を、上記センサ183で検出する。
本実施形態では、収納凹部41aの底面410aが塗装されて非光沢面になっているため、収納凹部41aの底面410aが光沢面になっている場合と比較して、金属製の接続板部55aに対するコントラストが高い。よって、上記センサ183による位置検出精度が向上する。
上述した検査装置によって各端子の検査を行う一方、制御ユニット40の組み立てについては、まず、ヒートシンク41に中継端子部51を装着する。この装着は、図5に示すように、ヒートシンク41の収納凹部41aの中央凹部41bおよび結合用凹部41cに対して中継端子部51のハウジング52およびL字状片53を下側から対向させる。
この状態で、中継端子部51のハウジング52およびL字状片53を中央凹部41bおよび結合用凹部41c内に挿入する。このとき、L字状片53のフック部54が結合用凹部41cの奥側壁面に係合し、L字状片53がハウジング52側に撓んだ状態で、結合用凹部41c内に挿入される。
そして、フック部54が結合用凹部41cに形成された係合段部41dに到達することにより、図6に示すように、L字状片53の外側側面が結合用凹部41cの奥壁に接触してスナップフィット結合状態となる。このスナップフィット結合状態となると、フック部54が結合用凹部41cの係合段部41dに係合することから、中継端子部51の収納凹部41aから下方への抜け出しが防止されて中継端子部51がヒートシンク41に保持される。
この状態で、中継端子部51の基準面(端子ホルダー510のハウジング52の基準面)521とヒートシンク41の第二面41gとが面一になるとともに、ヒートシンク41の第一面41fから接続端子55u〜55wが上方に突出する。
なお、中継端子部51の基準面521とヒートシンク41の第二面41gは面一状態でなくてもよい。中継端子部51の基準面521をヒートシンク41の第二面41gより凹ませたり、突出させたりしてもよい。中継端子部51の基準面521をヒートシンク41の第二面41gから突出させる場合には、電動機本体30の反出力軸側端面30aに、突出した中継端子部51の基準面521を受ける凹部を形成することが好ましい。この場合には、突出した基準面521と反出力軸側端面30aの凹部とで、電動機本体30とヒートシンク41との位置決めを行うことができる。
次いで、ヒートシンク41の第一面41f上に、パワー基板44の下面を直接接触させて装着する。このとき、パワー基板44に形成された貫通孔47u〜47w(図4)内に中継端子部51の接続端子55u〜55wを挿通し、パワー基板44から上方に接続端子55u〜55wを突出させる。そして、接続端子55u〜55wのパワー基板44から上方に突出している部分と、パワー基板44の上面に形成されているバスバー48u〜48wの接触板部48bとを相互に接触させる。
次いで、図14に示すように、インサートベース45をパワー基板44上にスペーサ50aを介してねじ止めすることにより装着する。この場合も、中継端子部51の接続端子55u〜55wとバスバー48u〜48wの接触板部48bをインサートベース45に形成された貫通孔49u〜49wを通じてインサートベース45の上方に突出させる。
この状態で、接続端子55u〜55wとバスバー48u〜48wの接触板部48bとを溶接、ロー付け、半田付け等の接合手段で接合し、接続端子55u〜55wとバスバー48u〜48wとの間を電気的且つ機械的に接続してパワー基板44と中継端子部51との間の電流路を確保する。
次いで、インサートベース45上にスペーサ50bを介して制御基板46をねじ止めによって装着する。その後、インサートベース45に搭載された部品と制御基板46との信号線接続を行う。その接続方法は、例えばDIP半田接続としても良いし、プレスフィット端子接続しても良いし、コネクタ接続としてもよい。これにより、回路基板42が形成される。図15はこの状態を示す。
次いで、ユニットカバー43で回路基板42を覆い、ユニットカバー43の開口端の内周面をヒートシンク41の上端側(第一面41f側)の外周面に嵌合させることにより、制御ユニット40の組み立てを完了する。図16はこの状態を示す。
電動機22は、以下の方法で組み立てられる。
電動機本体30と制御ユニット40とを組み立てるには、図3に示すように、まず、電動機本体30の反出力軸側端面30aの貫通孔33u〜33w内に、入力端子35u〜35wを挿通して固定子のコイル接続部に入力端子35u〜35wを電気的且つ機械的に接続し、入力端子35u〜35wの上端を電動機本体30の反出力軸側端面30aから上方に突出させておく。
この組み立て工程に際し、本実施形態では、各入力端子35u〜35wの端子先端に、画像処理可能なセンサ183で検出可能な平面部34tを形成したので、各入力端子35u〜35wの端子上方から端子先端の平面部34tの位置を検出して、端子位置ずれ量を安定して計測することができる。
すなわち、本実施形態では、電動機本体30と制御ユニット40との組み立て前の工程において、図17に示すように、電動機本体30を検査用載置台181にセットする。検査用載置台181は、電動機本体30の出力軸32の軸心を基準とするセンタ位置決め穴182が設けられており、センタ位置決め穴182に電動機本体30の出力軸32を挿入した載置姿勢とすることにより、電動機本体30の検査姿勢とすることができる。検査用載置台181の上方には、各入力端子35u〜35wの端子先端に対向する位置に、センサ183が離隔して配置されており、センサ183が取得したデータは、判定部であるコンピュータ184に出力されるように検査装置180が構成されている。
検査装置180は、センサ183により、電力入力部35の各入力端子35u〜35wをその端子上方から撮像して各U型端子部先端の上記平面部35tの位置情報を取得する。そして、検査装置180のコンピュータ184は、所定の検査プログラムを実行し、センサ183で取得された平面部35tの位置情報に基づいて、電力入力部35の各入力端子35u〜35wに、一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定する。
この判定は、例えば、予め合格範囲と不合格範囲とを閾値として規定した画像領域と比較し、取得された平面部35tの位置情報が合格範囲内であれば、一定量以上の位置ずれが生じていない(合格)と判定し、取得された平面部35tの位置情報が合格範囲を超えた不合格範囲に掛かっていれば、一定量以上の位置ずれが生じている(不合格)と判定する。
また、上述した接続端子55u〜55wの位置検査時に、接続板部55aの背景が収納凹部41aの底面410aとなるところ、本実施形態では、底面410aが非光沢面になっているため、接続端子55u〜55wについても、底面410aが光沢面になっている場合と比較して、センサ183による位置検出精度が向上する。
電力入力部35の各入力端子35u〜35w、および、接続端子55u〜55wの位置検査は、製造ライン内で全製品に対して行うため、センサ183による位置検出精度が向上することにより、電動機22の製造コストが大幅に低減される効果が期待できる。
これにより、組立作業者は、制御ユニット40と電動機本体30相互の接続端子を電気的に接続するに際し、電動機本体30の各入力端子35u〜35w、および、接続端子55u〜55wに一定量以上の位置ずれが生じているか否かを組み立て前に知ることができる。よって、組立作業者は、電動機本体30側の電力入力部35の電気的接合状態に問題があるか否かを制御ユニット40との接合前に知ることができる。
そして、組立作業者は、電動機本体30側の電力入力部35の電気的接合状態に問題がなければ、その状態で、制御ユニット40のヒートシンク41に装着した中継端子部51の案内凹部51u〜51wと電動機本体30の反出力軸側端面から突出する入力端子35u〜35wとを対向させる。次いで、組立作業者は、電動機本体30を上昇させるか、制御ユニット40を下降させるか、あるいは、両者を相対的に接近させる。
その際に、図12に示すように、入力端子35u〜35wを中継端子部51の案内凹部51u〜51w内に挿入し、入力端子35u〜35wが有するU型端子部34の突出片34a,34bを、各接続端子55u〜55wの接続板部55aが有する貫通穴55c,55dに挿入する。入力端子35u〜35wのU型端子部34は、端子ホルダー510の空間52b内に配置される。
これにより、入力端子35u〜35wのU型端子部34を形成する突出片34aおよび34bが、接続端子55u〜55wの接続板部55aに形成された貫通穴55cおよび55dに挿入状態となり、入力端子35u〜35wと接続端子55u〜55wとが電気的および機械的に接続される。
そして、接続端子55u〜55wは、パワー基板44のバスバー(回路基板42の電力出力部)48u〜48wに接続されているため、入力端子35u〜35wと接続端子55u〜55wとが接続されることにより、電動機本体30の電力入力部35と制御ユニット40の電力出力部とが電気的に接続された状態になる。
このように、第一実施形態の電動機22によれば、ヒートシンク41に中継端子部51を保持することで、電動機本体30の入力端子35u〜35wと、制御ユニット40のパワー基板44およびインサートベース45との間の電流路を容易に形成することができる。
しかも、入力端子35u〜35wと中継端子部51の接続端子55u〜55wとは略直線上に接続されるので、電動機本体30と制御ユニット40との間の電流路を最短とすることができ、電気抵抗を最小化することができるとともに、電流路が外部に露出してないので、外部からのノイズの影響を受けにくいとともに、電流路から外部に放出されるノイズも減少させることができる。
また、中継端子部51は、角錐面を有する案内凹部51u〜51wを有するので、入力端子35u〜35wと中継端子部51の接続端子55u〜55wの接続板部55aにおける貫通穴55cおよび55dとが位置ずれを生じている場合でも、案内凹部51u〜51wによって入力端子35u〜35wを案内して入力端子35u〜35wと接続端子55u〜55wとの接続を確実に行うことができる。
さらに、本実施形態の構成であれば、電動機本体30と制御ユニット40とを別工程で組み立てることができる。この場合、電動機本体30の組み立て工程と、制御ユニット40の組み立て構成とは同一工場で行ってもよく、別工場で行ってもよい。
また、端子ホルダー510のハウジング52は、空間52bの反基準面522側の面が開放されている(開口部52cを有する)ため、中継端子部51をインサート成形で製造する際に使用する金型の作製が容易になる。但し、製造方法はインサート成形に限定されず、インサート成形以外の他の方法によって製造してもよい。
なお、本発明に係る電動機およびこれを備える車載用装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。以下、本発明の他の実施形態並びに変形例について説明する。
[第二実施形態]
第二実施形態の電動機22は、以下の点を除いて第一実施形態の電動機22と同じである。
第二実施形態の電動機22を構成する制御ユニット40では、図22に示すように、ヒートシンク41の収納凹部41aの底面410aと端子ホルダー510との間に、非光沢部品57が挿入されている。ヒートシンク41は金属製であり、底面410aは塗装が施されていないため、光沢面になっている。非光沢部品57としては、合成樹脂製の板状部品が挙げられる。
例えば、非光沢部品57の平面形状を収納凹部41aの底面410aと同じ形状にして、収納凹部41aに中継端子部51を取り付ける前に底面410aに接着しておく。または、非光沢部品57の平面形状を端子ホルダー510の反基準面522と同じ形状にして、端子ホルダー510の反基準面522に非光沢部品57を載せてから、収納凹部41aに中継端子部51を取り付けてもよい。
あるいは、非光沢部品57の平面形状を三つの開口部52cを塞ぐことができる寸法の長方形として、非光沢部品57を端子ホルダー510の反基準面522に予め接着し、三つの開口部52cを塞いでおいてもよい。
図23に示すように、ヒートシンク41に取り付けられた中継端子部51を端子ホルダー510の基準面521側から見ると、各接続端子55u〜55wの接続板部55aの背景が、非光沢部品57の面になっている。そのため、各接続端子55u〜55wの接続板部55aの背景が光沢面になっている場合と比較して、金属製の接続板部55aに対するコントラストが高い。よって、カメラ等の画像処理可能なセンサ183による位置検出精度が向上する。
第二実施形態の電動機22では、第一実施形態の電動機22と同じ効果が得られる。なお、第二実施形態の電動機22では、第一実施形態の電動機22の製造工程で行う底面410aの塗装工程に代えて非光沢部品57を使うため、部品点数は増加する。
[第三実施形態]
第三実施形態の電動機22は、以下の点を除いて第一実施形態の電動機22と同じである。
第三実施形態の電動機22を構成する制御ユニット40が有する中継端子部51は、図24に示すように、各空間52bの反基準面522側の面が塞がれている端子ホルダー510Aを有する。つまり、図25に示すように、端子ホルダー510Aのハウジング52Aを、空間52bの反基準面522側に底板部52dを有する形状としている。この中継端子部51は、端子ホルダー510Aの形状に対応する金型を用いて、インサート成形により製造されている。これにより、第三実施形態では、各空間52bの底面52eが非光沢面になっている。但し、製造方法はインサート成形に限定されず、インサート成形以外の他の方法によって製造してもよい。
図26に示すように、ヒートシンク41に取り付けられた中継端子部51を端子ホルダー510Aの基準面521側から見ると、各接続端子55u〜55wの接続板部55aの背景が、底板部52dによる非光沢面になっている。そのため、各接続端子55u〜55wの接続板部55aの背景が光沢面になっている場合と比較して、金属製の接続板部55aに対するコントラストが高い。よって、カメラ等の画像処理可能なセンサ183による位置検出精度が向上する。
第三実施形態の電動機22では、第一実施形態の電動機22と同じ効果が得られる。なお、第三実施形態の電動機22では、端子ホルダー510Aに開口部52cが形成されていないため、中継端子部51をインサート成形で製造する際に、端子ホルダー510Aに開口部52cが形成されている第一実施形態の中継端子部51と比較して、複雑な金型を使用する必要がある。
[第四実施形態]
第四実施形態では、図27に示すように、電動機本体30の反出力軸側端面30aから、入力端子35u,35v,35wのU型端子部34が突出している。モータハウジング31は、ハウジング本体31aと蓋部31bとを有する。蓋部31bは、入力端子35u,35v,35wを通す貫通孔33を有する。
図28に示すように、各入力端子35u,35v,35wは、L字板状で、U字状のU型端子部34と、屈曲部36と、基端部37とを有する。U字状のU型端子部34は、2つの突出片34a,34bを有する。屈曲部36は、板幅方向でU字の凹部34cの位置に、板面を貫通する穴(スリット)38を有する。
図29は、ハウジング本体31aから蓋部31bを外した状態を示す。図29に示すように、入力端子35u〜35wは、合成樹脂のインサート成形により取付部品31cと一体に形成されている。また、取付部品31cがハウジング本体31aの蓋部31b側の面31dに固定され、基端部37がモータハウジング31内のモータ内部回路(固定子のコイル接続部)に接続されている。
これにより、第四実施形態では、入力端子35u〜35wがハウジング本体31aに固定されている。入力端子35u〜35wを貫通孔33に入れて、ハウジング本体31aに蓋部31bを取り付けることにより、図27に示す状態となる。
第四実施形態のような構成であれば、U字状のU型端子部34を有する板状の各入力端子35u〜35wがL字状で屈曲部36を有するため、屈曲部36がない場合に比べて板厚方向に各入力端子35u〜35wが変形し易い。
さらに、各入力端子35u〜35wの屈曲部36にスリット38を有するため、スリット38がない場合に比べて板幅方向に各入力端子35u〜35wが変形し易い。よって、第四実施形態のような構成であれば、接続板部55aの貫通穴55c,55dと、各入力端子35u〜35wのU型端子部34の突出片43a,43bとの間に、様々な方向への位置ずれが生じている場合であっても、その位置ずれを入力端子35u〜35wの屈曲部36の変形により吸収することができる。
[第五実施形態]
また、例えば上記第一実施形態においては、ヒートシンク41と中継端子部51とをスナップフィット結合する場合について説明したが、本発明は、これに限定されない。
例えば、図30〜図32に示すように、中継端子部51のハウジング52のL字状片53を省略し、これに代えて取付板部61を形成し、この取付板部61をヒートシンク41の電動機本体30とは反対側に形成した挿入凹部62内に挿入して取付ねじ63によって固定するようにしてもよい。
この場合、図31、図32に示すように、挿入凹部62の中継端子部51の案内凹部51u〜51wに対応する位置に、ヒートシンク41の電動機本体30側に貫通する貫通孔64を形成する。この場合でも、ヒートシンク41に対して中継端子部51を着脱可能に装着することができ、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
[第六実施形態]
次に、本発明の第六実施形態について図33〜図37を伴って説明する。
この第六実施形態では、ヒートシンク41の外周面に切欠部を形成し、この切欠部を通じて接続端子をヒートシンク41の電動機本体30とは反対側に突出させるようにしたものである。
すなわち、第六実施形態では、図33に示すように、第一実施形態におけるヒートシンク41に形成した中継端子部51の接続端子55u〜55wを挿通する貫通孔41u〜41wを省略し、これに代えてヒートシンク41の外周面に接続端子55u〜55wを挿通する切欠部71が形成されている。図33に示すように、この例では、接続端子55u〜55wの一部を切欠部71から視認可能に構成されているものの、外部から接続端子55u〜55wの接続状態自体を確認することはできない。
一方、中継端子部51は、図35に示すように、樹脂製のハウジング52の外周側側面の底面側に、外方に延長する端子保持部82が突出形成されている。そして、接続端子55u〜55wの接続板部55aが、端子保持部82の上面に沿ってハウジング52の外周側の側面から外方に突出延長され、この接続板部55aの先端が上方に折り曲げられて接触板部55bが形成されている。また、接続端子55u〜55wの接続板部55aの露出部分および接触板部55bの内面が、側面から見てL字状に形成された絶縁板83で覆われるとともに、接触板部55bの外面が絶縁板84で覆われている。
ここで、絶縁板83は、下板部82aの外側に下方に突出形成された係合片82bが、端子保持部82のL字状片53側に形成された係合凹部82cに係合して保持されている。絶縁板84は、L字状片53側に形成されたL字状のフック部84aを絶縁板83の内側面に係合させることにより、接触板部55bに保持されている。
そして、中継端子部51は、図36に示すように、第一実施形態における収納凹部41aにハウジング52が下方から対向されるとともに、第一実施形態における凹部41bにL字状片53が下方から対向され、さらに、切欠部71に接触板部55bが下方から対向された状態とし、この状態で中継端子部51を上方に移動させてL字状片53のフック部54を結合用凹部41cに形成した係合段部41dに係合させることにより、ヒートシンク41にスナップフィット結合される。
この結合状態で、図37に示すように、中継端子部51の接続端子55u〜55wの接触板部55bが切欠部71を通じてヒートシンク41の電動機本体30とは反対側に突出する。この接続端子55u〜55wの接触板部55bがパワー基板44に形成したバスバー48u〜48wに個別に接続される。
そして、第六実施形態では、ヒートシンク41を電動機本体30の反出力軸側端面に対向させてから押し下げることにより、入力端子35u〜35wを、中継端子部51の案内凹部51u〜51wを通じて接続端子55u〜55wの接続板部55aに形成した貫通穴55cおよび55dに接触保持させることができる。
これにより、第六実施形態では、第一実施形態と同様に、電動機本体30の入力端子35u〜35wを中継端子部51の接続端子55u〜55wを介してパワー基板44のバスバー48u〜48wおよびインサートベース45に電気的に確実に接続することができる。したがって、前述した第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記第六実施形態では、ヒートシンク41への中継端子部51の取付位置を、第一実施形態と同様の位置とした場合について説明したが、これに限定されず、中継端子部51の接触板部55bの下側に近傍に、案内凹部51u〜51w、接続端子55u〜55wの接続板部55aの貫通穴55cおよび55d、嵌合穴51cおよび51dを形成する場合には、図38に示すように、電動機本体30の入力端子35u〜35wをクランク状に折り曲げて、入力端子35u〜35wの案内凹部51u〜51wの挿通部を外側に変更するようにすればよい。
[第七実施形態]
第七実施形態では、入力端子35u〜35w、接続端子55u〜55w、およびバスバー48u〜48wが、いずれも接圧部分の配置を同一平面上に並列するように設けている。
すなわち、第七実施形態では、図39に示すように、電動機本体30の反出力軸側端面30aの更に周縁部に近い位置から、電力入力部35の入力端子35u,35v,35wが突出している。なお、電力入力部35の入力端子35u〜35wは、第四実施形態における電力入力部(図28、図29参照)と同じ構成を有する。そして、第七実施形態の中継端子部51は、第六実施形態における絶縁板83、84を用いておらず、ストレート形状の接続端子55u〜55wが同一平面上に並列して配置されており、上記入力端子35u〜35wに対向する位置に設けられている。さらに、パワー基板44の上面に形成されているバスバー48u〜48wについても、各接触板部48bが同一平面上に並列しており、ストレート形状の接続端子55u〜55wと接圧可能なように、各接続端子55u〜55wと対向する位置に設けられている。
第七実施形態では、図40の(a)、(b)に示すように、切欠部71の位置に、第六実施形態と同様にして中継端子部51を装着し、次いで、第一実施形態と同様にして、各バスバー48u〜48wの接触板部48bを中継端子部51の接続端子55u〜55wと面接触させ、最終的に、インサートベース45とともに、溶接、ロー付け、半田付け等の接合手段によって一体化する。そして、図41に示すように、上記一体化されたパワー基板44、インサートベース45および制御基板46を覆うように、ユニットカバー43の開放端面をヒートシンク41の上端側外周面に嵌合させて制御ユニット40が組み立てられる。
[第八実施形態]
さらに、上記第一実施形態では、ヒートシンク41に中継端子部51を装着する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、図42に第八実施形態を示すように、中継端子部51を省略してヒートシンク41の電動機本体30の貫通孔33u〜33wに対向する位置に貫通孔70u〜70wを形成し、これら貫通孔70u〜70w内に電動機本体30の反出力軸側端面に形成した入力端子71u〜71wを絶縁して挿通するようにしてもよい。
ここで、第八実施形態において、入力端子71u〜71wの長さは、制御ユニット40を装着した状態のときに、インサートベース45の上面に突出する長さに設定する。この場合には、電動機本体30の入力端子71u〜71wが、中継端子部を介することなくパワー基板44やインサートベース45の電力出力部に直接接続することができる。そのため、制御ユニット40と電動機本体30との間の電流経路を最短とすることができる。
[第九実施形態]
また、上記実施形態において、ヒートシンク41に中継端子部51を配置する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、中継端子部51を、図43に示す第九実施形態のように、樹脂製のハウジング52のみの構成として、この中継端子部51をパワー基板44上に配置する。ヒートシンク41には、図42に示した第八実施形態と同様に、貫通孔70u〜70wのみを形成する。
そして、ヒートシンク41の貫通孔70u〜70wを通過した入力端子35u〜35wを、中継端子部51の案内凹部51u〜51w内に案内して接続端子55u〜55wの接続板部55aに接続し、ハウジング52の短手方向の両側から接続端子55u〜55wを突出延長させて、パワー基板44の配線パターンに接続してもよい。ここで、ハウジング52は、長手方向の両端に形成した取付ブラケット90をパワー基板44とともにヒートシンク41にねじ止めする。
また、上記各実施形態ないし変形例では、本発明に係る電動機22を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、本発明に係る電動機22の用途は電動パワーステアリング装置に限定されず、例えば、電動ブレーキ等の他の任意の車載用装置の電動機として使用することができる。
1…車両
2FR,2FL…前輪
2RR,2RL…後輪
3…電動パワーステアリング装置
11…ステアリングホイール
12…ステアリングシャフト
13…操舵トルクセンサ
13a…トーションバー
13b…入力側回転角センサ
13c…出力側回転角センサ
18…ステアリングギヤ
20…操舵補助機構
22…電動機
30…電動機本体
31a…モータハウジング
32…出力軸
33u〜33w…貫通孔
34…U型端子部
34a,34b…突出片
34t…平面部
35u〜35w…入力端子
40…制御ユニット
41…ヒートシンク
41a…収納凹部
41b…中央凹部
41c…結合用凹部
41d…係合段部
41u〜41w…貫通孔
42…回路基板
43…ユニットカバー
44…パワー基板
45…インサートベース
46…制御基板
48u〜48w…バスバー
51…中継端子部
52…ハウジング
53…L字状片
54…フック部
55u〜55w…接続端子
55a…接続板部
55b…接触板部
56…端子受け部
71…切欠部
180…検査装置
181…検査用載置台
182…センタ位置決め穴
183…センサ
184…コンピュータ(判定部)

Claims (14)

  1. 一端に出力軸を有するとともに前記出力軸とは反対側の端面に前記出力軸の軸線と並行に突設された金属製の平板からなる複数のU型端子部をもつ電力入力部を有する電動機本体と、該電動機本体に前記出力軸とは反対側の端面に装着されるとともに前記電力入力部と圧接されることで電気的に接続される電力出力部を有して前記電動機本体を駆動制御する制御ユニットとを備え、
    前記電動機本体の電力入力部は、各U型端子部が、前記平板の面に直角な方向から見た端子先端の形状が略台形形状に形成されて、当該端子先端の位置を端子上方からセンサにて位置情報を検出可能な平面部が端子先端面に形成されていることを特徴とする電動機。
  2. 前記電力入力部が有するL字板状の入力端子であって、前記出力軸とは反対側の端面から突出する前記U型端子部と、前記電動機本体の内部回路に接続された基端部と、前記U型端子部の先端部と前記基端部との間の部分である屈曲部とを有し、前記屈曲部は、板幅方向で前記U型端子部の凹部の位置に、板面を貫通する穴を有する請求項1に記載の電動機。
  3. 前記制御ユニットは、前記電動機本体とは反対側の端面に配置されたヒートシンクと、該ヒートシンクの前記電動機本体とは反対側に配置された回路基板と、該回路基板の電力出力部と前記電動機本体の前記電力入力部とを電気的に接続する中継端子部とを有し、
    前記中継端子部を構成する金属製の接続端子であって、接続板部と、前記接続板部の一端から屈曲して前記回路基板側に延び前記電力出力部に接触する接触板部とを含むL字状部品からなり、前記接続板部は前記電力入力部が有する入力端子が挿入される貫通穴を有する接続端子と、
    前記中継端子部を構成する合成樹脂製の端子ホルダーであって、前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に沿った基準面と、前記基準面に形成された前記入力端子の案内凹部と、前記基準面とは反対側の反基準面とを有し、前記案内凹部の底面に前記接続端子の前記接続板部が配置され、前記接触板部が前記反基準面から突出し、前記底面より前記反基準面側に前記入力端子の先端部が配置される空間が形成され、前記空間の前記反基準面側が開放されている端子ホルダーと、
    前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に形成され、前記端子ホルダーを内部に保持する収納凹部であって、底面が非光沢面である収納凹部とを備え、
    前記貫通穴に前記入力端子が挿入されて前記電力出力部と前記電力入力部とが電気的に接続されている請求項1または2に記載の電動機。
  4. 前記制御ユニットは、前記電動機本体とは反対側の端面に配置されたヒートシンクと、該ヒートシンクの前記電動機本体とは反対側に配置された回路基板と、該回路基板の電力出力部と前記電動機本体の前記電力入力部とを電気的に接続する中継端子部とを有し、
    前記中継端子部を構成する金属製の接続端子であって、接続板部と、前記接続板部の一端から屈曲して前記回路基板側に延び前記電力出力部に接触する接触板部と、を含むL字状部品からなり、前記接続板部は前記電力入力部が有する入力端子が挿入される貫通穴を有する接続端子と、
    前記中継端子部を構成する合成樹脂製の端子ホルダーであって、前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に沿った基準面と、前記基準面に形成された前記入力端子の案内凹部と、前記基準面とは反対側の反基準面とを有し、前記案内凹部の底面に前記接続端子の前記接続板部が配置され、前記接触板部が前記反基準面から突出し、前記底面より前記反基準面側に前記入力端子の先端部が配置される空間が形成され、前記空間の前記反基準面側が開放されている端子ホルダーと、
    前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に形成され、前記端子ホルダーを内部に保持する収納凹部と、前記収納凹部の底面と前記端子ホルダーとの間に配置されて、前記空間の前記反基準面側の開口部を塞ぐ非光沢部品とを備え、
    前記貫通穴に前記入力端子が挿入されて前記電力出力部と前記電力入力部とが電気的に接続されている請求項1または2に記載の電動機。
  5. 前記制御ユニットは、前記電動機本体とは反対側の端面に配置されたヒートシンクと、該ヒートシンクの前記電動機本体とは反対側に配置された回路基板と、該回路基板の電力出力部と前記電動機本体の前記電力入力部とを電気的に接続する中継端子部とを有し、
    前記中継端子部を構成する金属製の接続端子であって、接続板部と、前記接続板部の一端から屈曲して前記回路基板側に延び前記電力出力部に接触する接触板部とを含むL字状部品からなり、前記接続板部は前記電力入力部が有する入力端子が挿入される貫通穴を有する接続端子と、
    前記中継端子部を構成する合成樹脂製の端子ホルダーであって、前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に沿った基準面と、前記基準面に形成された前記入力端子の案内凹部と、前記基準面とは反対側の反基準面とを有し、前記案内凹部の底面に前記接続端子の前記接続板部が配置され、前記接触板部が前記反基準面から突出し、前記底面より前記反基準面側に前記入力端子の先端部が配置される空間が形成され、前記空間の前記反基準面側が非光沢面で塞がれている端子ホルダーと、
    前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に形成され、前記端子ホルダーを内部に保持する収納凹部とを備え、
    前記貫通穴に前記入力端子が挿入されて前記電力出力部と前記電力入力部とが電気的に接続されている請求項1または2に記載の電動機。
  6. 前記中継端子部を構成する前記入力端子の案内凹部であって、前記ヒートシンクの前記電動機本体側の面に沿った基準面に形成され、前記接続板部が配置される底面を有する案内凹部を備えた請求項3〜5のいずれか一項に記載の電動機。
  7. 前記制御ユニットは、前記電動機本体とは反対側の端面に配置されたヒートシンクと、該ヒートシンクの前記電動機本体とは反対側に配置された回路基板と、該回路基板の電力出力部と前記電動機本体の前記電力入力部とを電気的に接続する中継端子部とを有し、
    前記中継端子部は、前記ヒートシンクに形成された収納部内に保持され、当該中継端子部を通じて前記回路基板の電力出力部と前記電動機本体の前記電力入力部とを電気的に接続することを特徴とする請求項1または2に記載の電動機。
  8. 前記中継端子部は、前記電動機本体の電力入力部に接続されて当該電動機本体から前記ヒートシンク内に突出して配置された前記U型端子部が挿通されて接続される端子受け部と、該端子受け部で前記U型端子部と接続されるとともに、前記回路基板に接続される接続端子とを備えていることを特徴とする請求項7に記載の電動機。
  9. 前記接続端子は、前記回路基板側に突出する接触板部と、該接触板部の基部側で当該接触板部と交差する方向に延長する接続板部とを有し、前記接続板部に前記U型端子部を挿通する挿通孔が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の電動機。
  10. 前記中継端子部は、前記ヒートシンクの収納部に、スナップフィット結合によって装着されていることを特徴とする請求項3〜9のいずれか一項に記載の電動機。
  11. 前記中継端子部は、前記ヒートシンクの収納部に、ねじ止めによって装着されていることを特徴とする請求項3〜9のいずれか一項に記載の電動機。
  12. 回転駆動源として請求項1から11のいずれか一項に記載の電動機を備えることを特徴とする車載用装置。
  13. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の電動機に用いられて、前記電動機本体の電力入力部を検査する検査装置であって、
    前記電力入力部の各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の前記平面部の位置情報を取得するセンサと、
    該センサで取得された前記平面部の位置情報に基づいて、前記電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定する位置ずれ判定部とを有することを特徴とする検査装置。
  14. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の電動機における、前記電動機本体の電力入力部を検査する方法であって、
    前記電力入力部の各U型端子部を端子上方から撮像して各U型端子部先端の前記平面部の位置情報を取得し、その取得された前記平面部の位置情報に基づいて、前記電力入力部に一定量以上の位置ずれが生じているか否かを判定することを特徴とする電力入力部の検査方法。
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