JP5064005B2 - レゾルバの接続構造及びブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバの接続構造、及びこれを利用したブラシレスモータに関する。

モータのロータ位置を検出する手段として用いられるレゾルバは、ロータの回転軸に固定されるレゾルバロータと、ステータ側に固定されるレゾルバステータとから構成されている。レゾルバステータは、複数のコイルを有しており、コイルの巻線は、コネクタに電気的に接続される。レゾルバの出力信号は、コネクタを介してモータの制御装置に入力さ、回転制御に用いられる（例えば、特許文献１参照）。
ここで、レゾルバステータには、コネクタに接続されるハーネス接続端子が一体成形された端子保持部を有するものがある（例えば、特許文献２参照）。ハーネス接続端子の一方の端部には、コイルの巻線が巻き付けられ、他方の端部にコネクタの端子が接続される。ハーネス接続端子とコネクタの端子との接続には、アーク溶接を用いることが知られている。
特開２００５−６１８６５号公報 特開２００５−１８４９５２号公報

しかしながら、ハーネス接続端子は、コイルの数に合わせて複数設けられており、これに対応してコネクタ側の端子も複数設けられているのに対し、端子を配置するスペースは限られているため、端子同士が接触しないに配置するのに手間がかかった
また、アーク溶接の際、熱伝達をコントロールして端子同士を確実に溶接するには、溶接条件の設定が難しく、熟練を要した。例えば、端子に与える熱量が大きくなり過ぎると、端子が大量に溶融して脱落してしまい、溶接の形状が安定しなくなる。このため、溶接後には、目視による詳細な確認作業が必要であった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レゾルバの端子を確実に溶接できるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、モータの回転位置を検出するレゾルバのステータ側のコイルに接続された複数の第一の端子と、前記レゾルバの電気信号を取り出すコネクタに前記第一の端子の配置に対応して配列された複数の第二の端子とをそれぞれ１つずつ電気的に接続するレゾルバの接続構造において、前記第一の端子と前記第二の端子の一方の端子は、段差部により幅を減少させた舌片を有し、前記第一の端子と前記第二の端子の他方の端子の前記舌片に対応する端部を前記モータの軸線に略平行に折り曲げて、前記モータの軸線に略平行に延びる一方の端子の前記舌片に面接触させて溶接し、前記段差部より基端側の幅広な部分で前記溶接時の熱を拡散することを特徴とするレゾルバの接続構造とした。
このレゾルバの接続構造では、第一、第二の端子のそれぞれの端部を平行に配置した状態で面接触させてから溶接したので、端子同士が位置決めして溶接される。また、面接触端子間の熱伝達をコントロールし易い。
また、アーク溶接時に舌片から伝達する熱が段差の基端側の幅広な部分で拡散し、舌片の溶融量が調整される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレゾルバの接続構造において、前記第一の端子と前記第二の端子の他方の端子に、一方の端子を受け入れ可能な一対の突出片を設けたことを特徴とする。
このレゾルバの接続構造では、一対の突出片の間に他方の端子を挿入させることで、端子同士が位置決めされ、他の端子と接触しなくなる。突出片を設ける端子は、第一の端子でも良いし、第二の端子でも良い。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のレゾルバの接続構造において、前記舌片は、前記一方の端子の幅を半分以下に減じて形成されており、前記舌片の長さは前記一方の端子の幅方向に直交する方向の厚さの３〜５倍であることを特徴とする。
このレゾルバの接続構造では、舌片が段差の基端側の幅広な部分に比べて十分に狭く、細長形状を有するので、熱伝達による溶融量の調整が容易である。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレゾルバの接続構造において、前記一方の端子と前記他方の端子の少なくとも一方を互いに近接する方向に傾斜させたことを特徴とする。
このレゾルバの接続構造では、端子を互いに近接する方向に傾斜させているので、寸法誤差がある場合でも、端子同士を密着されられる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレゾルバの接続構造を用いて前記レゾルバの前記ステータに前記コネクタを電気的に接続し、ロータを回転させたときに、前記ロータに固定されたレゾルバロータの回転位置に応じて前記レゾルバに発生した信号が前記コネクタを通して出力されるように構成したブラシレスモータとした。
このブラシレスモータでは、第一の端子と第二の端子のそれぞれが確実に溶接されているので、レゾルバで発生した信号を確実に取り出して回転制御ができる。

本発明によれば、レゾルバ側の複数の第一の端子と、コネクタ側の複数の第二の端子をそれぞれ面接触させて溶接するので、端子間の熱伝達をコントロールし易くなって溶接形状が安定する。
また、アーク溶接時に舌片から伝達する熱が段差の基端側の幅広な部分で拡散し、舌片の溶融量を調整することができる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に電動パワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータを示す。ブラシレスモータ１は、ステータ２と、ステータ２内に配置されたロータ３とを有し、ステータ２に固定されたブラケット４にロータ３が回転自在に支持されている。ロータ３は、内部に不図示のラック軸が挿入可能である。ラック軸は、ギヤボックス内でラック・アンド・ピニオン機構を形成し、ステアリングホイールの操作に応じてブラシレスモータ１の軸方向に移動自在になっている。ラック軸の両端は、ナックルアームなどを介して車両の車輪に連結されている。

ステータ２は、円筒形のステータハウジング１１の内周にステータコア１２が圧入固定されている。ステータハウジング１１は、解放された両端部のそれぞれの周縁部にネジ孔１３が形成されており、ブラケット４や、不図示の他のブラケットを固定できる。ブラケット４側の端部は、ブラケット４と印籠接合する際に使用されるインロー部１１Ａが形成されている。

ステータコア１２は、環状の外周部から中心に向かって複数のティース１４が延設されている。各ティース１４には、インシュレータ１５を装着した上からコイル１６が巻き回されている。この実施の形態のステータコア１２は、軸線に対してスキューさせてある。ステータ２を製造するときは、ステータコア１２を周方向に複数に分割した形状を有するコアユニットを製造し、コイル１６を巻装した後に複数のコアユニットを接合させてステータコア１２を形成する。
各コイル１６の巻線は、ブラケット４が固定される解放端の反対側に配置されたターミナル１７に接続されている。ターミナル１７は、ステータハウジング１１の側方に突設された接続端子１８に電気的に接続されており、外部の電源から電流を供給できるようになっている。

ブラケット４は、円筒形状を有し、ステータハウジング１１にネジ２２で固定されている。ブラケット４の端部には、ステータハウジング１１に突き当てたときにインロー部１１Ａに嵌合する接合部４Ａを有し、接合部４Ａの外周に刻まれた溝にＯリングなどのパッキン２３が装着されている。ブラケット４の他方の端部は、ラック軸を挿入可能に開口している。ブラケット４内には、開口側にベアリング２５が圧入されている。ベアリング２５よりもステータ２側には、ロータ３の回転位置を検出するレゾルバ２６のレゾルバステータ２６Ａが固定されている。ブラケット４の側部には、レゾルバステータ２６Ａからの電気信号を取り出すためのコネクタ２７が固定されている。

ロータ３は、中空シャフトからなる回転軸３１を有する。回転軸３１の一方の端部がブラケット４に圧入されたベアリング２５に軸支されている。一方の端部側の外周には、レゾルバ２６を構成するレゾルバロータ２６Ｂが固定されている。レゾルバロータ２６Ｂは、永久磁石を周方向に磁極が交互に並ぶように配置した構成を有する。さらに、回転軸３１の外周で、ステータコア１２に臨む位置には、金属プレートの積層体３２を介して環状の永久磁石からなるロータマグネット３３がブラケット３４によって固定されている。ロータマグネット３３は、複数の磁極が周方向に配置されている。
なお、回転軸３１の端部には、不図示のボールナットが固定される。このボールナットは、ラック軸の一部に形成されているボールネジとの間に複数のボールを介在させることでボールナット機構を構成する。ボールナットは、ステータハウジング１１に固定される不図示のブラケットに設けられたベアリングに回転自在に支持される。

ここで、レゾルバステータ２６Ａは、磁性材料からなるプレートを積層して構成されたコア５１を有し、コア５１の径方向内側に向かってティースが延設されている。ティースは、周方向で等間隔に配置されており、その各々にインシュレータ５３を装着した上からコイル５４が巻装されている。コイル５４の巻線は、複数のティースに３つのコイルが形成されるように巻き回されており、各コイル５４の巻線の端部は、インシュレータ５３の一部を突出させて形成した端子保持部５５に引き出されている。図１及び図２に示すように、端子保持部５５には、コイル５４の巻線の端部の数に合わせて６本のハーネス接続端子５６が一体成形されており、各ハーネス接続端子５６にコイル５４の巻線の端部が１つずつ固定されている。レゾルバステータ２６Ａは、ハーネス接続端子５６とコイル５４の端部の接続箇所及びコイル５４の全体を覆うように樹脂でコーティングしてあり、接続箇所及び巻線を保護している。

ハーネス接続端子５６は、導電性を有し、絶縁体からなる端子保持部５５をブラシレスモータ１の軸線方向に貫通する第一の端子である。図３に示すように、ハーネス接続端子５６の一方の端部は、幅をＷＢからＷＡに減じることで舌片５６Ａを形成している。舌片５６Ａの長さは、ハーネス接続端子５６の長さ方向に沿ってＨである。ハーネス接続端子５６は、幅ＷＡ：幅ＷＢ＝１：２以上で、厚さＤ：高さＨ＝１：３〜５になっている。厚さＤは、幅ＷＡ及び幅ＷＢ並びに高さＨに直交する方向の寸法である。このような形状にすると、後述するようにアーク溶接時に溶融量を容易にコントロールできるようになる。

図１に示すように、コネクタ２７は、一端部に信号ケーブルを嵌合可能な受け部６１を有し、途中で屈曲した後に、他端部がブラケット４内に挿入されている。さらに、他端部側の外周にブラケット４の外面に密着させるツバ部６２を延設させると共に、導電性を有する第二の端子として、６本のコネクタ端子６３が一端部から他端部に貫通するように一体成形されている。各コネクタ端子６３は、コネクタ２７の外形に合わせて屈曲しており、受け部６１内では３×２列に配列され、不図示の信号ケーブルに接続可能になっている。図２に示すように、コネクタ端子６３の他端部は、ハーネス接続端子５６の配置に合わせて一列に配列されている。図１及び図２に示すように、この位置におけるコネクタ端子６３の端部６３Ａは、ブラシレスモータ１の径方向から軸線方向に向けて略Ｌ字形に屈曲しており、先端の近傍から左右に突出片６４が一体に延設されている。一対の突出片６４は、ブラシレスモータ１の略径方向内側に延びている。

突出片６４の突出長は、ハーネス接続端子５６の舌片５６Ａの厚さより大きい。一対の突出片６４の対向する端面間の距離は、舌片５６Ａの幅と同じか僅かに大きく、ハーネス接続端子５６の幅広な部分５６Ｃの幅ＷＡより小さい。このため、図４に示すように、舌片５６Ａを一対の突出片６４の間に挿入できる。このとき、舌片５６Ａがコネクタ端子６３の端部６３Ａに面接触する。また、ハーネス接続端子５６の舌片５６Ａの先端と、コネクタ端子６３の先端とは略等しくなっている。なお、端子５６，６３同士を組み合わせたときに、舌片５６Ａによるハーネス接続端子５６の段差部５６Ｂに突出片６４を突き当ても良い。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
レゾルバステータ２６Ａとコネクタ２７を接続するときは、ハーネス接続端子５６とコネクタ端子６３をアーク溶接する。各コネクタ端子６３の突出片６４の間に、ハーネス接続端子５６の舌片５６Ａを１つずつ挿入させる。コネクタ端子６３の端部６３Ａと、舌片５６Ａは共に軸線方向に平行に配置されているので、端部６３Ａと舌片５６Ａが面接触する。ハーネス接続端子５６をグランドに接続し、トーチを所定位置に配置する。なお、トーチ位置、電極長さ、電極位置等の許容範囲は、予め最適条件が設定されているものとする。

不活性ガスを流しながら、所定の電流及び電圧をトーチに印加し、トーチからアークを飛ばす。アークは、グランド接続されているハーネス接続端子５６の舌片５６Ａに落ち、アークが落ちたところに大電流が流れて熱が発生してその部分が溶融される。舌片５６Ａに面接触しているコネクタ端子６３の端部６３Ａも熱伝達によって溶融し、舌片５６Ａと端部６３Ａが溶接される。この際、ハーネス接続端子５６では、舌片５６Ａで発生した熱が段差部５６Ｂより基端側の幅広な部分５６Ｃで拡散されるので、溶融量がコントロールされる。これによって、舌片５６Ａの溶け過ぎによる脱離が防止され、溶接部分の形状の不安定さが抑えられる。

この実施の形態によれば、ハーネス接続端子５６の端部である舌片５６と、コネクタ端子６３の端部６３Ａを面接触させ、端部間の熱伝達をコントロールし易くしたので、溶接部分の形状を安定させることができる。さらに、ハーネス接続端子５６に段差を設け、アーク溶接時の溶融量をコントロールしたので、溶融による脱落や形状のばらつきを防止できる。不良品の発生が抑制され、歩留まりが向上する。溶接部分の形状が安定することで溶接後の目視による確認作業を削減又は簡略化できる。
コネクタ端子６３にハーネス接続端子５６を受け入れ可能な一対の突出片６４を設けたので、ハーネス接続端子５６の位置決めが容易になると共に、隣りのハーネス接続端子５６との接触を確実に防止できる。位置決め作業が容易になり、作業効率が向上すると共に、レゾルバ２６の信頼性を向上できる。
舌片５６Ａの形状を前記した形状にしたので、溶融量をさらに容易にコントロールできる。なお、舌片５６Ａの幅が前記した範囲を越えると、舌片５６Ａが容易に溶融して脱離してしまったり、熱を拡散させられなくなったりする。

ここで、ハーネス接続端子５６の形状の変形例を図５に示す。ハーネス接続端子５６は、舌片５６Ａよりも基端側でコネクタ端子６３に向けて傾斜させてある。アーク溶接の際には、舌片５６Ａを端部６３Ａに押し付けるように配置する。端子５６，６３に寸法誤差がある場合でも、舌片５６Ａと端部６３Ａが面接触するので、さらに確実にアーク溶接できる。その他の効果は、前記と同様である。傾斜する部分の位置や、長さ、傾斜角度は、任意に設定することができる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用できる。
例えば、実施の形態では、一方の端子としてコネクタ端子６３に突出片６４を設け、他方の端子としてハーネス接続端子５６に舌片５６Ａを設けたが、コネクタ端子６３に段差による舌片を形成し、ハーネス接続端子５６にコネクタ端子６３の舌片を受け入れ可能な一対の突出片を設けても良い。舌片及び突出片の寸法は、前記した範囲にすることが好ましい。ハーネス接続端子５６が径方向に延びる場合には、端子端部をブラシレスモータ１の軸線に略平行に折り曲げても良い。
コネクタ端子６３をハーネス接続端子５６に向けて傾斜させても良い。舌片及び突出片をいずれの端子５６，６３に形成した場合でも、寸法誤差を吸収できる。ハーネス接続端子５６とコネクタ端子６３の両方を互いに向かう方向に傾斜させても良い。
レゾルバ２６が備えるモータは、図１に示す形態に限定されない。有底筒状のハウジングにステータを固定し、ロータを回転自在に支持したブラシレスモータでも良い。

本発明の実施の形態に係るレゾルバの接続構造を用いたモータの断面図である。 レゾルバとコネクタ端子の各端子の配置と接続した状態を示す図である。 ハーネス接続端子の斜視図である。 コネクタ端子の突出片の間にハーネス接続端子の舌片を配置した図である。 ハーネス接続端子をコネクタ端子に向けて傾斜させた図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
３ ロータ
２６ レゾルバ
２６Ａ レゾルバステータ
２６Ｂ レゾルバロータ
２７ コネクタ
５４ コイル
５６ ハーネス接続端子（第一の端子又は第二の端子）
５６Ａ 舌片
６３ コネクタ端子（第一の端子又は第二の端子）
６４ 突出片
ＷＡ，ＷＢ 幅
Ｈ 高さ
Ｄ 厚さ

Claims (5)

1. モータの回転位置を検出するレゾルバのステータ側のコイルに接続された複数の第一の端子と、前記レゾルバの電気信号を取り出すコネクタに前記第一の端子の配置に対応して配列された複数の第二の端子とをそれぞれ１つずつ電気的に接続するレゾルバの接続構造において、
   前記第一の端子と前記第二の端子の一方の端子は、段差部により幅を減少させた舌片を有し、
   前記第一の端子と前記第二の端子の他方の端子の前記舌片に対応する端部を前記モータの軸線に略平行に折り曲げて、前記モータの軸線に略平行に延びる一方の端子の前記舌片に面接触させて溶接し、前記段差部より基端側の幅広な部分で前記溶接時の熱を拡散することを特徴とするレゾルバの接続構造。
2. 前記第一の端子と前記第二の端子の他方の端子に、一方の端子を受け入れ可能な一対の突出片を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレゾルバの接続構造。
3. 前記舌片は、前記一方の端子の幅を半分以下に減じて形成されており、前記舌片の長さは前記一方の端子の幅方向に直交する方向の厚さの３〜５倍であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレゾルバの接続構造。
4. 前記一方の端子と前記他方の端子の少なくとも一方を互いに近接する方向に傾斜させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレゾルバの接続構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレゾルバの接続構造を用いて前記レゾルバの前記ステータに前記コネクタを電気的に接続し、ロータを回転させたときに、前記ロータに固定されたレゾルバロータの回転位置に応じて前記レゾルバに発生した信号が前記コネクタを通して出力されるように構成したブラシレスモータ。

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