JP5256669B2 - ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

近年、車両用パワーステアリング装置として、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が広く採用されるようになっている。こうしたＥＰＳに用いられるブラシレスモータは、径方向内側に向かって延びるティースを有するステーコアと、各ティースに導線が巻回されたコイルとを備えている。例えば、特許文献１には、各ティース毎にそれぞれ独立して導線を巻回し、同一相の電流が供給されるコイルの端部同士を短絡するとともに、外部から供給される電流を各コイルに供給するためのバスバーを備えたものが開示されている。
特開２００６−２９６１４７号公報

ところで、上記特許文献１のブラシレスモータでは、バスバーが樹脂製のバスバーホルダに埋設されてハウジング内に配置されている。一般に、樹脂は熱伝導率が低いため、バスバーがバスバーホルダに埋設されることで、コイルに通電することで発生した熱がバスバーを介して放熱され難くなる。また、ハウジング内にバスバーホルダを設けることで、同バスバーホルダが妨げとなり、コイルで発生した熱が外部へ放射され難くなる。そして、コイルが発熱してその温度が上昇すると、電気抵抗が上昇してコイルでの電圧降下が大きくなり、モータの出力が低下するおそれがある。これにより、ＥＰＳにおいては、例えば急操舵（高速操舵）時に適切なアシスト力を操舵系に付与できず、操舵フィーリングが低下するおそれがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、放熱性の向上を図ることができるブラシレスモータ及び該ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリングを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、径方向内側に向かって突出する複数のティース（４０）を有するステータコア（３８）と、前記複数のティース（４０）に導線（４２）が巻回されてなる複数のコイル（４３）と、前記ステータコア（３８）と前記コイル（４３）とを絶縁するインシュレータ（５１，５２）と、同一相の電流が供給される前記複数のコイル（４３）の端部（４４）同士を短絡するとともに外部から供給される電流を前記コイル（４３）に供給する複数のバスバー（６１〜６３）とから構成されハウジング（３１）の内周面に配置されるステータ（３３）を備えた３相ブラシレスモータ（２１）であって、前記バスバー（６１〜６３）は、周方向に沿って延びるとともに帯状に形成された本体部（７１）と、前記本体部（７１）の所定位置に設けられ前記コイル（４３）の端部（４４）が接続される接続部（７２，７３）と、を備え、前記インシュレータ（５１，５２）は、前記ステータコア（３８）の軸方向の片側端面を覆う端面被覆部（５１ａ，５２ａ）と、前記端面被覆部（５１ａ，５２ａ）の径方向外側において軸方向に沿って延設される外周側はみ出し防止壁（５１ｄ、５２ｄ）と、を備え、前記インシュレータ（５１，５２）には、前記本体部（７１）が露出した状態で前記バスバー（６１〜６３）を支持する支持部（５３）が形成され、前記支持部（５３）は、前記外周側はみ出し防止壁（５１ｄ、５２ｄ）の先端部から軸方向に沿って設けられ、前記支持部（５３）には、前記外周側はみ出し防止壁（５１ｄ、５２ｄ）の軸方向先端側に開口するとともに、周方向に沿った収容溝（５７）が形成され、前記バスバー（６１〜６３）は、前記本体部（７１）の短手方向が前記ブラシレスモータ（２１）の軸線と平行をなした状態で前記インシュレータ（５１，５２）に支持され、前記本体部（７１）には、軸線（Ｌ）に対して所定角度傾斜した切り起し部（７５）が形成され、前記収容溝（５７）には、前記切り起し部（７５）が係止する凹部（５４ａ，５６ａ）が形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、本体部（７１）が露出した状態でバスバー（６１〜６３）がインシュレータ（５１，５２）に支持されているため、上記従来のように、バスバー（６１〜６３）を樹脂製のバスバーホルダに埋設した場合と異なり、本体部（７１）が外気に直接触れ、コイル（４３）に通電することで発生した熱がバスバー（６１〜６３）を介して放熱され易くなる。また、ハウジング（３１）内にバスバーホルダを設けなくともよいため、コイル（４３）で発生した熱が外部へ放射され易くなる。これにより、ブラシレスモータ（２１）の放熱性の向上が図られる。
また、外周側はみ出し防止壁（５１ｄ、５２ｄ）の先端部から軸方向に沿って支持部（５３）が形成されるため、ブラシレスモータ（２１）が径方向に大型化することが防止される。さらに、軸方向先端側から帯状に形成された本体部（７１）を収容溝（５７）に収容することで、バスバー（６１〜６３）がインシュレータ（５１，５２）に支持されるため、バスバー（６１〜６３）の組み付け性の向上が図られる。さらにまた、本体部（７１）に切り込みを入れるとともに、その切り込まれた部分を曲げる切起し加工により切り起し部（７５）が形成され、該切り起し部（７５）が凹部（５４ａ，５６ａ）に係止することでバスバー（６１〜６３）がインシュレータ（５１，５２）に固定されるため、余分な部材をバスバー（６１〜６３）に付加することなく、簡単に支持部（５３）に固定される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記収容溝（５７）は、径方向内側に形成された内周溝（５７ａ）と、径方向外側に形成された外周溝（５７ｂ）とが径方向に沿って２列配置されてなることを要旨とする。上記構成によれば、収容溝（５７）が、内周溝（５７ａ）と外周溝（５７ｂ）とが径方向に沿って２列配置されるため、３列以上の収容溝を形成する場合に比べ、収容されるバスバー（６１〜６３）間の径方向距離を長くすることが可能になり、各バスバー（６１〜６３）から熱が放射され易くなる。これにより、ブラシレスモータ（２１）の放熱性の向上が図られる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記複数のバスバー（６１〜６３）は、前記本体部（７１）が周方向の何れか一方に沿って前記ステータ（３３）の半周以上に亘って延びるとともに、該本体部（７１）の周方向基端部に前記外部と接続される延設部（７４）が形成された第１のバスバー（６１）と、前記本体部（７１）が周方向の何れか他方に沿って前記ステータ（３３）の半周以上に亘って延びるとともに、該本体部（７１）の周方向基端部に前記外部と接続される延設部（７４）が形成された第２のバスバー（６２）と、前記本体部（７１）が径方向に沿って３つ以上重ならないように周方向に沿って延びるとともに、該本体部（７１）の周方向中央部に前記外部と接続される延設部（７４）が形成された第３のバスバー（６３）とから構成され、前記第１及び第２のバスバー（６１，６２）は、前記本体部（７１）における前記周方向基端部がそれぞれ前記外周溝（５７ｂ）に収容されて、前記内周溝（５７ａ）に収容された前記第３のバスバー（６３）の本体部（７１）と径方向に沿って重なり、前記第１及び第２のバスバー（６１，６２）の本体部（７１）における周方向先端部の何れか一方が前記内周溝（５７ａ）に収容されるとともに何れか他方が前記外周溝（５７ｂ）に収容されて、前記第１及び第２のバスバー（６１，６２）が径方向に沿って重なることを要旨とする。

上記構成によれば、第１及び第２のバスバー（６１，６２）のうちの何れか一方は、本体部（７１）の周方向基端部が外周溝（５７ｂ）に収容され、周方向先端部が内周溝（５７ａ）に収容されるようになっている。このように、１つのバスバー（６１，６２）が異なる円周上において支持可能であるため、３相の電流を供給するために必要な最低３つのバスバー（６１〜６３）を、径方向に沿った２列の収容溝（５７）にて支持することが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記接続部（７２，７３）は、各本体部（７１）の周方向の所定位置から軸方向に沿って延設される連結部（７６，７８）と、前記連結部（７６，７８）の径方向内側に形成される保持部（７７，７９）とから構成され、前記保持部（７７，７９）は、周方向の片側端部が開口した円弧状に形成されたことを要旨とする。上記構成によれば、開口した周方向の片側端部から保持部（７７，７９）内にコイル（４３）の導線（４２）を容易に挿入することが可能になり、コイル（４３）の端部（４４）とバスバー（６１〜６３）の接続部（７２，７３）を接続する際の組み付け性の向上が図られる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記外周溝（５７ｂ）に収容された前記バスバー（６１〜６３）の保持部（７７，７９）は、前記内周溝（５７ａ）よりも径方向内側に配置されることを要旨とする。上記構成によれば、外周溝（５７ｂ）に収容されたバスバー（６１〜６３）の保持部（７７，７９）に保持されるコイル（４３）の端部（４４）が、径方向内側のバスバー（６１〜６３）に接触することが抑制され、ブラシレスモータ（２１）の信頼性の向上が図られる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記保持部（７７，７９）は同一円上に配置されることを要旨とする。上記構成によれば、ステータ（３３）を回転させることで各保持部（７７，７９）が同位置になるため、容易に保持部（７７，７９）とコイル（４３）の端部（４４）とを接続する作業の自動化が図られる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記コイル（４３）の端部（４４）と前記バスバー（６１〜６３）の接続部（７２，７３）とは、溶接により接続されていることを要旨とする。上記構成によれば、例えばコイル（４３）の端部（４４）とバスバー（６１〜６３）の接続部（７２，７３）とを半田により接続する場合と比べ、その接続部（７２，７３）の機械的強度が増大し、温度変化に対する耐久性の向上が図られる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記ステータコア（３８）は、ティース（４０）毎に周方向で分割された複数の分割コア（４１）により構成されたことを要旨とする。上記構成によれば、導線（４２）をティース（４０）に巻回する作業が容易になるとともに導線（４２）の占積率が向上され、ブラシレスモータ（２１）の高出力化が図られる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記複数のコイル（４３）は、デルタ結線により結線されてなることを要旨とする。上記構成によれば、スター結線される場合と異なり、各コイル（４３）を中性点に接続するためのバスバーが必要ないため、インシュレータ（５１，５２）で支持するバスバーの数を少なくすることが可能になる。そのため、径方向に沿って配列されるバスバーの数を少なくして、各バスバー（６１〜６３）間の径方向距離を長くし、各バスバー（６１〜６３）から熱が放射され易くすることが可能になる。これにより、ブラシレスモータ（２１）の放熱性の向上が図られる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記複数のコイル（４３）は、スター結線により結線されてなることを要旨とする。上記構成によれば、デルタ結線により各コイル（４３）を接続した場合と比べて、ブラシレスモータ（２１）の高出力化が図られる。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載のブラシレスモータ（２１）において、同一相の電流が供給されるバスバー（６１〜６３）間において、前記コイル（４３）が並列に結線されたことを要旨とする。上記構成によれば、バスバー（６１〜６３）間のコイル（４３）が並列に接続されることで、コイル抵抗が小さくなるため、バスバー（６１〜６３）間のコイル（４３）を直列に接続した場合と比べ、各コイル（４３）に流れる電流が大きくなり、モータ（２１）を高速回転させることが可能になる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）において、前記ハウジング（３１）は、高熱伝導率の金属材料により形成されたことを要旨とする。上記構成によれば、高熱伝導率の金属材料によりハウジング（３１）が形成されることで、コイル（４３）で発生する熱がステータ（３３）及びハウジング（３１）を介して効果的に外部に放熱され、ブラシレスモータ（２１）の放熱性の向上が図られる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ（２１）を備えた電動パワーステアリング装置（１）であることを要旨とする。
上記構成によれば、ブラシレスモータ（２１）の放熱性が向上することで、ティース（４０）に巻回されたコイル（４３）の温度上昇が抑制される、即ち導線（４２）の電気抵抗の上昇が抑制されるため、導線（４２）での電圧降下が小さくなる。従って、その出力の低下が抑制されるため、ブラシレスモータ（２１）により急操舵（高速操舵）時においても適切なアシストトルクを操舵系に付与することが可能になり、急操舵時における操舵フィーリングの向上が図られる。

本発明によれば、放熱性の向上を図ることが可能なブラシレスモータ及び該ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリングを提供することができる。

以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換されるようになっている。具体的には、ステアリングシャフト３は、自在継手７ａ，７ｂを介して、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０が連結されて構成される。また、ラックアンドピニオン機構４は、ピニオンシャフト１０の一端に形成されたピニオン歯１０ａとラック軸５側のラック歯５ａとを噛合させることにより構成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるように構成されている。

また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源としてステアリングシャフト３を回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２２と、同ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するＥＣＵ２３とを備えている。

詳述すると、ＥＰＳアクチュエータ２２は、コラムシャフト８にアシスト力を付与する所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されるとともに、モータ２１は、減速機構２４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。減速機構２４は、コラムシャフト８に対して相対回転不能に設けられたリダクションギヤ２５と、モータ軸２６に対して相対回転不能に設けられたモータギヤ２７とを噛合させることにより構成されている。従って、ＥＰＳアクチュエータ２２は、モータ２１の回転を減速機構２４により減速してコラムシャフト８に伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。なお、本実施形態では、減速機構２４には、所謂ウォーム＆ホイールが採用されている。ＥＣＵ２３は、モータ２１に駆動電力を供給し、その駆動電力の供給を通じてモータ２１の回転、即ちＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するようになっている。

次に、モータ２１の構成について説明する。なお、モータ２１には、回転子側に界磁用永久磁石が設けられた３相ブラシレスモータが用いられている。
図２に示すように、モータ２１のハウジング３１は有底筒状に形成されるとともに、該ハウジング３１の開口部３１ａには略円筒形状のエンドフレーム３２が固定されている。本実施形態では、ハウジング３１は高熱伝導率の金属材料（例えば、アルミニウム合金）により形成されている。ハウジング３１の内周面には、略円筒状のステータ３３が固定されるとともに、同ステータ３３の内側には、ロータ３４が配置されている。ロータ３４は、ハウジング３１の上底部中央及びエンドフレーム３２の略中央に設けられた軸受３５，３６により回転可能に軸支されている。ロータ３４の外周面にはステータ３３と対向するように周方向に複数の磁極（本実施形態では、１０極）を有するリング磁石３７が外嵌されるとともに、その先端部においてモータ軸２６（図１参照）と連結されている。

図３に示すように、ステータ３３のステータコア３８は、環状に形成された円筒部３９と、同円筒部３９から径方向内側に向かって突出したティース４０を備えている。そして、ステータコア３８は、その円筒部３９がティース４０毎に周方向で分割された複数（本実施形態では、１２個）の分割コア４１により構成されている。なお、各分割コア４１は、磁性金属板材を打ち抜いて形成されるコアシート（図示略）を板厚方向に複数枚積層して形成されている。

図４に示すように、各分割コア４１には、軸方向エンドフレーム３２側（図４において下側）から第１インシュレータ５１が装着されるとともに、軸方向反エンドフレーム３２側（図４において上側）から第２インシュレータ５２が装着されている。第１及び第２インシュレータ５１，５２は絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。

各第１インシュレータ５１は、分割コア４１の軸方向エンドフレーム３２側端面を覆う端面被覆部５１ａと、該端面被覆部５１ａの周方向の両端から軸方向に沿って延びティース４０の周方向の両側面を覆う一対の側面被覆部５１ｂとが一体に形成されてなる。また、端面被覆部５１ａの径方向内側の端部には、軸方向に沿って延設される内周側はみ出し防止壁５１ｃが一体に形成されるとともに、端面被覆部５１ａの径方向外側の端部には軸方向に沿って延設される外周側はみ出し防止壁５１ｄが一体に形成されている。同様に、各第２インシュレータ５２は、分割コア４１の軸方向反エンドフレーム３２側端面を覆う端面被覆部５２ａとティース４０の周方向の両側面を覆う一対の側面被覆部５２ｂとが一体に形成されてなる。また、端面被覆部５２ａの径方向内側の端部と径方向外側の端部には、それぞれ軸方向に沿って延設される内周側はみ出し防止壁５２ｃと外周側はみ出し防止壁５２ｄとが一体に形成されている。

そして、図３に示すように、第１及び第２インシュレータ５１，５２が装着されたステータコア３８の各ティース４０に、該第１及び第２インシュレータ５１，５２の上から導線４２が集中巻きにて巻回されることにより、１２個のコイル４３が形成されている。各コイル４３は、内周側はみ出し防止壁５１ｃ，５２ｃによって径方向内側へのはみ出しが防止されるとともに、外周側はみ出し防止壁５１ｄ，５２ｄによって径方向外側へのはみ出しが防止されている。また、各コイル４３を構成する導線４２は、絶縁被膜にて覆われるとともに、その端部４４における先端側の所定領域においては、絶縁被膜は除去されている。このように構成されたステータ３３は、焼きばめによりハウジング３１の内周面に固定されている。

図５（ａ）に示すように、第１インシュレータ５１における外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向端部には軸方向に沿って支持部５３が形成されるとともに、同支持部５３には、同一相の電流が供給される各コイル４３の端部４４同士を短絡する複数のバスバー６１〜６３が支持される。支持部５３には、その径方向両端に内側壁５４及び外側壁５５が立設されるとともに、内側壁５４と外側壁５５との間に所定間隔を空けて仕切り壁５６が立設されている。そして、内側壁５４、外側壁５５及び仕切り壁５６によって外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向先端側（図５（ａ）において、上側）に開口するとともに、周方向に沿った収容溝５７が形成されている。本実施形態では、収容溝５７は、径方向内側に形成された内周溝５７ａと、径方向外側に形成された外周溝５７ｂとが径方向に沿って２列配置されている。図５（ｂ）に示すように、外周溝５７ｂの径方向内側、即ち仕切り壁５６の周方向中央部には、外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向反エンドフレーム３２側（図５（ｂ）において、下側）から軸方向に沿うとともに径方向に貫通した凹部としての係止穴５６ａが仕切り壁５６の軸方向エンドフレーム３２側端部に貫通しないように形成されている。また、内周溝５７ａの径方向内側、即ち内側壁５４の周方向中央部には、外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向反エンドフレーム３２側から、軸方向に沿った凹部としての係止溝５４ａが内側壁５４の軸方向エンドフレーム３２側端部に貫通しないように形成されている。

図６（ａ）に示すように、各バスバー６１〜６３は、帯状の導電性板材よりなる本体部７１と、同本体部７１と一体に形成される接続部７２，７３とから構成されている。本体部７１は、その周方向が略弧状に屈折された折れ線形状をなすとともに、その短手方向が軸線Ｌと平行をなした状態で第１インシュレータ５１に支持されている。第１のバスバーとしてのバスバー６１は、本体部７１が周方向に沿って伸びるとともに、本体部７１の周方向基端部（図６（ａ）において左側）に延設部７４が延設されている。また、第２のバスバーとしてのバスバー６２は、本体部７１が周方向に沿って伸びるとともに、本体部７１の周方向基端部（図６（ａ）において左側）に延設部７４が延設されている。そして、第３のバスバーとしてのバスバー６３は、その本体部７１がバスバー６１，６２の本体部７１と径方向に沿って３つ以上重ならないように周方向に沿って延びるとともに、本体部７１の周方向中央部に延設部７４が形成されている。各本体部７１は、各バスバー６１〜６３と接続される各コイル４３の端部４４の位置に応じて配置されている（図３参照）。そして、この延設部７４がモータ２１の外部に設けられたＥＣＵ２３に電気的に接続されることで、各コイル４３に電流が供給されるようになっている。

各バスバー６１〜６３は、本体部７１が各第１インシュレータ５１の内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂに収容されることで、本体部７１が露出した状態で第１インシュレータ５１に支持されている。詳しくは、図３に示すように、バスバー６１，６２の本体部７１における周方向基端部はそれぞれ外周溝５７ｂに収容されるとともに、バスバー６３の本体部７１が内周溝５７ａに収容されて、バスバー６１，６２の本体部７１と径方向に沿って重なっている。また、バスバー６１の本体部７１における周方向先端部（図６（ａ）において右側）は内周溝５７ａに収容されるとともに、バスバー６２の本体部７１における周方向先端部（図６（ａ）において右側）は外周溝５７ｂに収容されて、バスバー６１，６２が互いに沿って重なっている。即ち、バスバー６１の本体部７１は、その周方向基端部が外周溝５７ｂに収容されるとともに、その周方向先端部が内周溝５７ａに収容されている。

さらに、各本体部７１における内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂに収容される位置には、図６（ｂ）に示すように、軸方向に対して所定角度傾斜した切り起し部７５が径方向内側に突出して形成されている。なお、本実施形態では、切り起し部７５は、本体部７１に切り込みを入れるとともに、その切り込まれた部分を曲げる切起し加工により形成されている。また、切り起し部７５は、各本体部７１にそれぞれ３箇所形成されている。そして、第１インシュレータ５１の外周溝５７ｂに収容された本体部７１は、その切り起し部７５が係止穴５６ａと係止し、内周溝５７ａに収容された本体部７１は、その切り起し部７５が係止溝５４ａに係止されている。

接続部７２は、１本の端部４４に接続されるとともに、各本体部７１の周方向の所定位置（本実施形態では、２箇所）に設けられている。また、接続部７３は２本の端部４４に接続されるとともに、各本体部７１の周方向の所定位置（本実施形態では、１箇所）に設けられている。接続部７２は、本体部７１から軸方向エンドフレーム３２側に沿って延設される連結部７６（図４参照）と、同連結部７６の径方向内側に形成される保持部７７とから構成されている。同様に、接続部７３は、本体部７１から軸方向エンドフレーム３２側に沿って延設される連結部７８（図４参照）と、同連結部７８の径方向内側に形成される保持部７９とから構成されている。なお、各本体部７１に設けられた接続部７２，７３は、その周方向位置が重ならないようになっている。

本実施形態では、保持部７７，７９は、周方向沿って延設されるとともにその先端部が折り返されることで、周方向の片側端部が開口した円弧状に形成されている。また、外周溝５７ｂに支持された本体部７１に設けられる各保持部７７，７９は、内周溝５７ａよりも径方向内側に配置されている。さらに、各保持部７７，７９は、同一円上に配置されるようになっている。なお、保持部７９は、保持部７７よりも周方向に沿って長く形成され、２本の端部４４を保持するようになっている。各コイル４３の端部４４は所定の保持部７７，７９内にて保持されるとともに、保持部７７，７９と各コイル４３の端部４４とが抵抗溶接により電気的に接続されている。

本実施形態では、各コイル４３は、Ｕ相の電流が供給されるコイル４３の端部４４同士がバスバー６１により接続されている。また、Ｖ相の電流が供給されるコイル４３の端部４４同士がバスバー６２により接続されている。そして、Ｗ相の電流が供給されるコイル４３の端部４４同士がバスバー６３により接続されている。各バスバー６１〜６３の間に接続されたコイル４３は、２つのコイル４３同士が渡り線によって連続巻線されるとともに、これら直列に接続されたコイル４３が並列に結線されている。つまり、図７に示すように、各バスバー６１〜６３間でコイル４３が並列に接続されるとともにデルタ結線された、所謂ダブルデルタ結線（並列デルタ結線）により結線されている。

そして、モータ２１は、三相の交流電流が各コイル４３に供給されることでリング磁石３７の周囲に回転磁界が形成され、同回転磁界とリング磁石３７により形成される界磁磁束との関係により、ロータ３４が回転する。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）モータ２１に、径方向内側に向かって突出したティース４０を有するステータコア３８と、各ティース４０に第１及び第２インシュレータ５１，５２を介して導線４２が巻回されてなるコイル４３とから構成されるステータ３３を備えた。そして、第１インシュレータ５１における外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向端部に、軸方向に沿って支持部５３を形成するとともに、本体部７１が露出した状態で各バスバー６１〜６３を支持することで、本体部７１が外気と接触するようにした。そのため、上記従来例のように、バスバーを樹脂製のバスバーホルダに埋設した場合（特許文献１）と異なり、本体部７１が外気と直接触れ、コイル４３に通電することで発生した熱がバスバー６１〜６３を介して放熱され易くなる。また、ハウジング３１内にバスバーホルダを設けなくともよいため、コイル４３で発生した熱が外部へ放射され易くなる。これにより、モータ２１の放熱性の向上を図ることができる。

（２）外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向端部から軸方向に沿って支持部５３を設けたため、モータ２１が径方向に大型化することを防止できる。
（３）本体部７１を帯状に形成した。そして、支持部５３に、外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向先端側に開口するとともに、周方向に沿った内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂを形成した。このため、軸方向先端側から帯状に形成された本体部を内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂに収容することで、各バスバー６１〜６３が第１インシュレータ５１に容易に支持されるため、バスバー６１〜６３の組み付け性の向上を図ることができる。

（４）本体部７１に切り込みを入れるとともに、その切り込まれた部分を曲げた切り起し部７５が、第１インシュレータ５１の係止穴５６ａ又は係止溝５４ａに係止するため、簡単に各バスバー６１〜６３を第１インシュレータ５１に固定できる。

（５）支持部５３には、内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂを径方向に沿って２列形成したのみであるから、径方向に沿って３列以上の収容溝を形成する場合に比べ、収容されるバスバー間の径方向距離を長くすることが可能になり、各バスバー６１〜６３から熱が放射され易くなる。これにより、モータ２１の放熱性の向上を図ることができる。

（６）バスバー６１の本体部７１は、その周方向基端部を外周溝５７ｂに収容するとともに、その周方向先端部を内周溝５７ａに収容した。このように、１つのバスバーを異なる円周上において支持可能であるため、３相の電流を供給するために必要な最低３つのバスバーを、径方向に沿った２列の収容溝にて支持することができる。

（７）保持部７７，７９を、周方向の片側端部が開口した円弧状に形成したため、開口した周方向の片側端部から保持部７７，７９内にコイル４３の端部４４を容易に挿入することが可能になり、導線４２とバスバー６１〜６３を接続する際の組み付け性の向上を図ることができる。

（８）接続部７３で、コイル４３の端部４４を２本接続するようにしたため、コイル４３の端部４４をそれぞれ１本ずつ接続する場合に比べ、コイル４３の端部４４を接続する作業工数を削減できる。

（９）外周溝５７ｂに支持された本体部７１に設けられる各保持部７７，７９を、内周溝５７ａよりも径方向内側に配置したため、外周溝５７ｂに収容されたバスバーの保持部７７，７９に保持されるコイル４３の端部４４が、径方向内側のバスバーに接触することを抑制でき、モータ２１の信頼性の向上を図ることができる。

（１０）保持部７７，７９を、同一円上に配置したことで、ステータ３３を回転させることで各保持部７７，７９が同位置になるため、容易に保持部７７，７９とコイル４３の端部４４とを接続する作業を自動化できる。

（１１）コイル４３の端部４４とバスバー６１〜６３の接続部７２，７３とを、抵抗溶接により接続したため、例えばコイル４３の端部４４とバスバー６１〜６３の接続部７２，７３とを半田により接続する場合と比べ、その接続部分の機械的強度を増大でき、温度変化に対する耐久性の向上を図ることができる。

（１２）ステータ３３を複数の分割コア４１により構成したため、導線４２をティース４０に巻回する作業が容易になるとともに導線４２の占積率が向上され、モータ２１の高出力化を図ることがきる。

（１３）複数のコイル４３をデルタ結線により結線したため、スター結線される場合と異なり、各コイル４３を中性点に接続するためのバスバーが必要ないため、第１インシュレータ５１で支持するバスバーの数を少なくすることができる。そのため、径方向に沿って配列されるバスバーの数を少なくして、各バスバー間の径方向距離を長くし、各バスバー６１〜６３から熱が放射され易くなる。これにより、モータ２１の放熱性の向上を図ることができる。

（１４）各バスバー６１〜６３の間で、コイル４３を並列に接続することでコイル抵抗が小さくなるため、各相のコイル４３を直列に接続した場合と比べ、各コイル４３に流れる電流が大きくなり、モータ２１を高速回転させることができる。

（１５）ハウジング３１が高熱伝導率の金属材料により形成されているため、コイル４３で発生する熱がステータ３３及びハウジング３１を介して効果的に外部に放熱され、モータ２１の放熱性の向上を図ることができる。

（１６）モータ２１の放熱性が向上することで、ティース４０に巻回されたコイル４３の温度上昇が抑制される、即ち導線４２の電気抵抗の上昇が抑制されるため、導線４２での電圧降下が小さくなる。従って、その出力の低下が抑制されるため、モータ２１により急操舵（高速操舵）時においても適切なアシストトルクを操舵系に付与することが可能になり、急操舵時における操舵フィーリングの向上を図ることができる。

なお、本実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・本実施形態では、本体部７１に切り起し部７５を形成し、第１インシュレータ５１の支持部５３に凹部としての係止穴５６ａ又は係止溝５４ａを形成して各バスバー６１〜６３を第１インシュレータ５１に固定した。しかし、これに限らず、本体部７１に係止凸部及び係止凹部の何れか一方を形成し、支持部５３に係止凸部及び係止凹部の何れか他方を形成して各バスバー６１〜６３を第１インシュレータ５１に固定してもよい。なお、この変形例は、本発明とは別に参考例として示すものである。

・本実施形態では、係止穴５６ａを仕切り壁５６の軸方向エンドフレーム３２側端部に連通しないように形成し、係止溝５４ａを内側壁５４の軸方向エンドフレーム３２側端部に連通しないように形成した。しかし、これに限らず、係止穴５６ａを仕切り壁５６の軸方向エンドフレーム３２側端部に連通しないように形成するとともに、外周溝５７ｂの径方向外側、即ち外側壁５５に外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向反エンドフレーム３２側から軸方向に沿った係止溝を外側壁５５の軸方向エンドフレーム３２側端部に貫通しないように形成してもよい。なお、この場合には、切り起し部７５を径方向外側に突出させて形成する。

・本実施形態では、本体部７１の切り起し部７５を支持部５３の係止穴５６ａ又は係止溝５４ａに係止させて、各バスバー６１〜６３を第１インシュレータ５１に固定したがこれに限らない。例えば、内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂの底部から仕切り壁５６の軸方向端部までの長さと、本体部７１の短手方向の長さを略同一にし、仕切り壁５６の軸方向端部に径方向に沿ったフランジ部を延設することで、内周溝５７ａ及び外周溝５７ｂ内に収容されたバスバー６１〜６３を固定するようにしてもよい。

・本実施形態では、本体部７１を屈折させて略弧状となるようにしたが、これに限らず、周方向に沿って湾曲させることで、円弧状に形成してもよい。
・本実施形態では、各第１インシュレータ５１の外周側はみ出し防止壁５１ｄの軸方向端部から軸方向に沿って支持部５３を設けたが、これに限らず、内周側はみ出し防止壁５１ｃの軸方向端部から軸方向に沿って支持部５３を設けてもよい。

・本実施形態では、各コイル４３のうちの所定の２つのコイル同士を渡り線によって連続巻線したが、これに限らず、３つ以上のコイルを渡り線によって連続巻線してもよい。
・本実施形態では、各バスバー６１〜６３の間で、コイル４３を並列に接続するとともに、これら並列に接続したコイル４３をデルタ結線により結線した、所謂ダブルデルタ結線により結線していたが、これに限らない。例えば、各バスバー６１〜６３の間で、コイル４３を並列に接続せずに、直列に接続してコイル４３をデルタ結線により結線してもよい。

・本実施形態では、各コイル４３をデルタ結線により結線としたが、スター結線により結線されたモータに実施してもよい。このようにすることで、デルタ結線により各コイル４３を結線した場合と比べて、同条件下において高出力とすることができる。

・本実施形態では、導線４２の端部における先端側の所定領域においては、絶縁被膜を除去し、バスバー６１〜６３とコイル４３とを抵抗溶接により接続した。しかし、これに限らず、導線４２の端部４４を絶縁被膜にて覆った状態のまま、表面の絶縁皮膜を溶かしつつ一体とするヒュージングによりバスバー６１〜６３とコイル４３とを接続してもよい。

・本実施形態では、ステータコア３８を構成する分割コア４１は、磁性金属板材を打ち抜いて形成されるコアシートを積層して形成したが、これに限らず、磁性粉体を焼結して形成してもよい。また、ステータコア３８を複数の分割コア４１により構成したが、これに限らず、ステータコア３８がティース４０毎に分割されていないステータコアであってもよい。

・本実施形態では、バスバー６１の本体部７１が、その周方向基端部が外周溝５７ｂに収容されるとともに、その周方向先端部が内周溝５７ａに収容されるようにしたが、バスバー６２の本体部７１が、その周方向基端部が外周溝５７ｂに収容されるとともに、その周方向先端部が内周溝５７ａに収容されるようにしてもよい。

・本実施形態では、バスバー６１にＵ相の電流を供給し、バスバー６２にＶ相の電流を供給し、第３のバスバーにＷ相の電流を供給したが、これに限らず、Ｕ相〜Ｗ相の電流は各バスバー６１〜６３の何れに供給してもよい。

・本実施形態では、モータ２１のステータ３３は、１２個のティース４０と、該ティース４０に集中巻にて巻回された１２個のコイル４３を備えた。しかし、ステータ３３を構成するティース及びコイルの数はこれに限らず、適宜変更してもよい。この場合、コイルの数に応じてバスバー６１〜６３の数及び、接続部７２の数を適宜変更することが望ましい。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 モータの断面図。 ステータの平面図。 ステータの断面図。 （ａ）第１インシュレータの側面図、（ｂ）第１インシュレータの正面図。 （ａ）バスバーの平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 コイルの接続を示す模式図。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２１…モータ、３１…ハウジング、３３…ステータ、３４…ロータ、３８…ステータコア、４０…ティース、４１…分割コア、４２…導線、４３…コイル、４４…端部、５１ａ，５２ａ…端面被覆部、５１ｃ，５２ｃ…内周側はみ出し防止壁、５１ｄ，５２ｄ…外周側はみ出し防止壁、５３…支持部、５７…収容溝、５７ａ…内周溝、５７ｂ…外周溝、６１〜６３…バスバー、７１…本体部、７２，７３…接続部、７４…延設部、７５…切り起し部、７６，７８…連結部、７７，７９…保持部、Ｌ…軸線。

Claims (13)

1. 径方向内側に向かって突出する複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースに導線が巻回されてなる複数のコイルと、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するインシュレータと、同一相の電流が供給される前記複数のコイルの端部同士を短絡するとともに外部から供給される電流を前記コイルに供給する複数のバスバーとから構成されハウジングの内周面に配置されるステータを備えた３相ブラシレスモータであって、
   前記バスバーは、周方向に沿って延びるとともに帯状に形成された本体部と、前記本体部の所定位置に設けられ前記コイルの端部が接続される接続部と、を備え、
   前記インシュレータは、前記ステータコアの軸方向の片側端面を覆う端面被覆部と、前記端面被覆部の径方向外側において軸方向に沿って延設される外周側はみ出し防止壁と、を備え、
   前記インシュレータには、前記本体部が露出した状態で前記バスバーを支持する支持部が形成され、
   前記支持部は、前記外周側はみ出し防止壁の先端部から軸方向に沿って設けられ、
   前記支持部には、前記外周側はみ出し防止壁の軸方向先端側に開口するとともに、周方向に沿った収容溝が形成され、
   前記バスバーは、前記本体部の短手方向が前記ブラシレスモータの軸線と平行をなした状態で前記インシュレータに支持され、
   前記本体部には、軸線に対して所定角度傾斜した切り起し部が形成され、
   前記収容溝には、前記切り起し部が係止する凹部が形成されたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記収容溝は、径方向内側に形成された内周溝と、径方向外側に形成された外周溝とが径方向に沿って２列配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記複数のバスバーは、
   前記本体部が周方向の何れか一方に沿って前記ステータの半周以上に亘って延びるとともに、該本体部の周方向基端部に前記外部と接続される延設部が形成された第１のバスバーと、
   前記本体部が周方向の何れか他方に沿って前記ステータの半周以上に亘って延びるとともに、該本体部の周方向基端部に前記外部と接続される延設部が形成された第２のバスバーと、
   前記本体部が径方向に沿って３つ以上重ならないように周方向に沿って延びるとともに、該本体部の周方向中央部に前記外部と接続される延設部が形成された第３のバスバーとから構成され、
   前記第１及び第２のバスバーは、前記本体部における前記周方向基端部がそれぞれ前記外周溝に収容されて、前記内周溝に収容された前記第３のバスバーの本体部と径方向に沿って重なり、
   前記第１及び第２のバスバーの本体部における周方向先端部の何れか一方が前記内周溝に収容されるとともに何れか他方が前記外周溝に収容されて、前記第１及び第２のバスバーが径方向に沿って重なることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記接続部は、各本体部の周方向の所定位置から軸方向に沿って延設される連結部と、前記連結部の径方向内側に形成される保持部とから構成され、
   前記保持部は、周方向の片側端部が開口した円弧状に形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記外周溝に収容された前記バスバーの保持部は、前記内周溝よりも径方向内側に配置されることを特徴とする請求項４に記載のブラシレスモータ。
6. 前記保持部は同一円上に配置されることを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータ。
7. 前記コイルの端部と前記バスバーの接続部とは、溶接により接続されていることを特徴とする請求項１〜６のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ。
8. 前記ステータコアは、ティース毎に周方向で分割された複数の分割コアにより構成されたことを特徴とする請求項１〜７のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ。
9. 前記複数のコイルは、デルタ結線により結線されてなることを特徴とする請求項１〜８のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ。
10. 前記複数のコイルは、スター結線により結線されてなることを特徴とする請求項１〜８のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ。
11. 同一相の電流が供給されるバスバー間において、前記コイルが並列に結線されたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のブラシレスモータ。
12. 前記ハウジングは、高熱伝導率の金属材料により形成されたことを特徴とする請求項１〜１１のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータ。
13. 請求項１〜１２のうちの何れか一項に記載のブラシレスモータを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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