JP6520739B2

JP6520739B2 - 駆動装置

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Publication number: JP6520739B2
Application number: JP2016016925A
Authority: JP
Inventors: 尚大山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: US11050318B2; US20190044406A1; JP2017139830A; WO2017134959A1

Description

本発明は、モータおよび制御部を備える駆動装置に関する。

従来、モータおよびこれを制御する制御部が一体に設けられた駆動装置が知られている。この種の駆動装置において、モータのハウジングには、モータのコイルと制御部とをつなぐリード線を通す孔（以下、リード線挿通孔）が設けられる。リード線挿通孔がハウジング内外を連通させる場合、リード線と制御部とを例えばはんだ付け等により電気的に接続するときに生じる異物がリード線挿通孔を通じてハウジング内に入り込むことが懸念される。これに対して、特許文献１に開示された駆動装置は、リード線挿通孔を塞ぐシール部材を備える。シール部材は、ハウジングを構成する有底筒状のケースの底部とフレームエンドとの間に挟まれて保持されている。

特開２０１５−１４４５０７号公報

ところが、上記シール部材は、リード線と制御部との接続時におけるハウジング内への異物侵入防止のために必要なだけであって、駆動装置の使用時には不要なものである。そのため、組み付け性の向上および部品点数削減のためにシール部材を削減することが求められている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングのリード線挿通孔にシール部材を設けることなく、リード線と制御部との接続時におけるハウジング内への異物侵入を抑制することができる駆動装置を提供することである。

本発明の駆動装置は、ハウジングと、ハウジング内で固定されているステータと、ステータに対して回転可能に設けられているロータと、ハウジングの外壁に取り付けられているカバーと、カバー内に設けられており、ステータのコイルの通電を制御する制御部と、制御部から延び出しているターミナルと、コイルから延び出しているリード線とを備える。ターミナルは、カバーを貫通している。リード線は、ハウジングを貫通するとともにカバーを貫通しており、カバー外でターミナルに電気的に接続されている。
本発明の第一の態様では、コイルは、第１コイルと第２コイルとを含む。ターミナルは、第１コイルに対応する第１ターミナルと、第２コイルに対応する第２ターミナルとを含む。リード線は、第１ターミナルに電気的に接続されている第１リード線と、第２ターミナルに電気的に接続されている第２リード線とを含む。カバーは、第１ターミナルおよび第１リード線が挿通する第１通孔と、第１通孔とは離間した位置に第２ターミナルおよび第２リード線が挿通する第２通孔とを有する。
本発明の第二の態様では、カバーは、当該カバーの内側へ凹む凹部を有している。リード線のカバー外の一端およびターミナルのカバー外の一端は、凹部の凹み内に収まっている。駆動装置は遮蔽部材をさらに備える。遮蔽部材は、リード線およびターミナルと外部空間とを遮るように凹部の凹みに設けられている。

このように構成された駆動装置は、カバーをハウジングに取り付けた後にリード線とターミナルとを例えばはんだ等で接続することが可能である。この際、リード線とターミナルとの接続時には、ハウジングのリード線挿通孔はカバーで遮られることになる。したがって、ハウジングのリード線挿通孔にシール部材を設けることなく、はんだ付けを行うときに生じるはんだ屑や溶接するときに生じるスパッタ等の異物がリード線挿通孔を通じてハウジング内に侵入することを抑制することができる。シール部材を設ける必要がないことから、組み付け性の向上および部品点数削減が可能となる。

本発明の第１実施形態による駆動装置の断面図である。図１の駆動装置を矢印ＩＩ方向から見た図である。図１のＩＩＩ部分の拡大図である。本発明の第２実施形態による駆動装置のうち、リード線とターミナルとの接続部分を示す断面図である。本発明の第３実施形態による駆動装置のうち、リード線とターミナルとの接続部分を示す断面図である。本発明の第４実施形態による駆動装置のうち、リード線とターミナルとの接続部分を示す断面図である。本発明の第５実施形態による駆動装置のうち、リード線とターミナルとの接続部分を示す断面図である。本発明の第６実施形態による駆動装置のうち、リード線とターミナルとの接続部分を示す断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による駆動装置を図１に示す。駆動装置１０は、車両の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられる。

先ず、駆動装置１０の全体的な構成について図１、図２を参照して説明する。
駆動装置１０は、モータ１１およびこれを制御する制御部１２が一体に設けられている機電一体型の駆動装置である。

モータ１１は、３相ブラシレスモータであって、ステータ２１、ロータ２２、およびそれらを収容するハウジング２３を備えている。
ステータ２１は、ハウジング２３内で固定されているステータコア２４と、ステータコア２４に組み付けられている２組の三相コイル（以下、コイル）２５とを有している。コイル２５を構成する各相巻線からは、それぞれ１本ずつリード線２６１、２６２、２６３が延び出している。以降、リード線２６１、２６２、２６３を区別しない場合、単に「リード線２６」と記載する。

ロータ２２は、軸受２９、３１により支持されている回転軸３２と、回転軸３２に嵌めつけられているロータコア３３とを有している。ロータ２２は、ステータ２１の内側で当該ステータ２１に対して回転可能である。回転軸３２の一端には、永久磁石からなる被検出部材３４が設けられている。この被検出部材３４は、後述の回転角センサ４２がロータ２２の回転角を検出するために用いられる。

ハウジング２３は、筒状のケース３５と、ケース３５の一端に設けられている第１フレームエンド３６と、ケース３５の他端に設けられている第２フレームエンド３７とを有している。第１フレームエンド３６および第２フレームエンド３７は、ケース３５を挟持しており、図示しない複数のボルトにより互いに締結されている。軸受２９は第１フレームエンド３６の中央部に設けられており、軸受３１は第２フレームエンド３７の中央部に設けられている。第１フレームエンド３６は、リード線２６が挿通しているリード線挿通孔３８を有している。本実施形態では、リード線挿通孔３８は、リード線２６毎に設けられている。

ハウジング２３の外壁であって、第１フレームエン３６の制御部１２側の壁部には、カバー３９が取り付けられている。本実施形態では、カバー３９はカップ状である。カバー３９は、外部の衝撃から制御部１２を保護したり、制御部１２への埃や水等の浸入を防止したりする。

制御部１２は、各種の電子部品４１〜４６と、それらが実装された基板４７とを備えている。
基板４７は、例えばプリント基板であり、第１フレームエンド３６と対向するように設けられている。基板４７の２つの主面のうち、第１フレームエンド３６に対向している面を第１主面４８とし、その反対側の面を第２主面４９とする。

基板４７の第１主面４８には、二系統のコイル２５にそれぞれ対応するインバータを構成している複数のスイッチング素子４１、ロータ２２の位置を検出する回転角センサ４２、および、スイッチング素子４１に対して駆動信号を出力する集積回路４３等が実装されている。回転角センサ４２は、被検出部材３４と対向している。スイッチング素子４１および集積回路４３は、図示しない放熱ゲルを介して第１フレームエンド３６に放熱可能な状態で当接している。第１フレームエンド３６はヒートシンクとしても機能する。

基板４７の第２主面４９には、ロータ２２の位置等に基づいてコイル１３の各相巻線に供給する電力についての指令値を演算するマイコン４４、電荷を蓄えることでインバータへの電力供給を補助するコンデンサ４５、および、コンデンサ４５と共にフィルタ回路を構成しているチョークコイル４６等が実装されている。

基板４７からは、各リード線２６１、２６２、２６３に対応して１本ずつターミナル５１１、５１２、５１３が延び出している。以降、ターミナル５１１、５１２、５１３を区別しない場合、単に「ターミナル５１」と記載する。ターミナル５１は、はんだ付けによりリード線２６と基板４７とに電気的に接続されている。リード線２６およびターミナル５１の詳細な構成については後述する。

このように構成された駆動装置１０は、回転角センサ４２の検出信号に基づきコイル２５の各相巻線への通電を順次切り替えて回転磁界を発生させて、ロータ２２を回転させる。駆動装置１０の制御部１２はモータ１１に対して軸方向の一方側に搭載されている。そのため、制御部１２がモータ１１の振動を直接受けることを回避することができる。また、制御部１２が固定されている第１フレームエンド３６は、例えばアルミダイカスト製であり、精密に形成されている。そのため、制御部１２とモータ１１との位置精度が格段に向上するとともに、制御部１２の発する熱を効果的に放出可能である。

次に、駆動装置１０の特徴的な構成について図１〜図３を参照して説明する。
コイル２５の各相巻線と基板４７とは、リード線２６およびターミナル５１を介して互いにつながっている。具体的には、コイル２５の第１相巻線は、リード線２６１およびターミナル５１１を介して基板４７に接続されている。コイル２５の第２相巻線は、リード線２６２およびターミナル５１２を介して基板４７に接続されている。コイル２５の第３相巻線は、リード線２６３およびターミナル５１３を介して基板４７に接続されている。

リード線２６は、第１フレームエンド３６を貫通するとともにカバー３９を貫通している。ターミナル５１は、カバー３９を貫通している。カバー３９は、リード線２６１およびターミナル５１１が挿通している通孔５２１、リード線２６２およびターミナル５１２が挿通している通孔５２２、および、リード線２６３およびターミナル５１３が挿通している通孔５２３を有している。以降、通孔５２１、５２２、５２３を区別しない場合、単に「通孔５２」と記載する。通孔５２の内壁面のうち制御部１２側は、制御部１２側ほど内径が大きいテーパ面５３である。

リード線２６の一端５４およびターミナル５１の一端５５は、カバー３９外に突き出しており、カバー３９外ではんだ付けにより互いに電気的に接続されている。
駆動装置１０は、リード線２６およびターミナル５１と外部空間とを遮るようにカバー３９の外壁に設けられている遮蔽部材５６をさらに備える。図２では、便宜上、遮蔽部材５６を二点鎖線で示している。遮蔽部材５６は、カップ状であり、リード線２６の一端５４およびターミナル５１の一端５５に被せられつつ、開口端部がカバー３９に例えば接着等で固定されている。

このように構成された駆動装置１０は、次の（１）〜（６）の手順で組み付けられる。
（１）ステータ２１およびロータ２２がハウジング２３に組み付けられる。このとき、リード線２６は第１フレームエンド３６からハウジング２３外へ突き出すように設けられる。
（２）電子部品４１〜４６およびターミナル５１が基板４７に実装される。
（３）基板４７が第１フレームエンド３６に固定される。
（４）カバー３９が第１フレームエンド３６に取り付けられる。このとき、リード線２６およびターミナル５１がカバー３９の通孔５２に挿入されつつ、カバー３９の開口端部が第１フレームエンド３６に組み合わせられて固定される。テーパ面５３は、リード線２６およびターミナル５１を通孔５２に案内するガイド部として機能する。
（５）リード線２６の一端５４とターミナル５１の一端５５とがカバー３９外ではんだ付けにより互いに電気的に接続される。このとき、リード線２６と通孔５２との隙間が図示しない蓋状の治具により塞がれた状態で、はんだ付けが行われる。
（６）遮蔽部材５６がカバー３９に固定される。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、駆動装置１０は、ハウジング２３と、ハウジング２３内で固定されているステータ２１と、ステータ２１に対して回転可能に設けられているロータ２２と、ハウジング２３の外壁に取り付けられているカバー３９と、カバー３９内に設けられており、ステータ２１のコイル２５の通電を制御する制御部１２と、制御部１２から延び出しており、カバー３９を貫通しているターミナル５１と、コイル２５から延び出しており、ハウジング２３を貫通するとともにカバー３９を貫通しており、カバー３９外でターミナル５１に電気的に接続されているリード線２６と、を備える。

このように構成された駆動装置１０は、カバー３９をハウジング２３に取り付けた後にリード線２６とターミナル５１とを例えばはんだ等で接続することが可能である。この際、リード線２６とターミナル５１との接続時には、ハウジング２３のリード線挿通孔３８はカバー３９で遮られることになる。したがって、ハウジング２３のリード線挿通孔３８にシール部材を設けることなく、はんだ付けを行うときに生じるはんだ屑がリード線挿通孔３８を通じてハウジング２３内に侵入することを抑制することができる。シール部材を設ける必要がないことから、組み付け性を向上させること、および部品点数を削減することができる。リード線挿通孔３８にシール部材を設ける必要がないことから、組み付け性の向上および部品点数削減が可能となる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図４に示すように、遮蔽部材６１は、リード線２６の一端５４およびターミナル５１の一端５５に融着させられた樹脂からなる。つまり、遮蔽部材６１は、溶融状態で一端５４、５５に付着したのち固化した樹脂である。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図５に示すように、カバー６５は、当該カバー６５の内側へ凹む凹部６６を有している。通孔５２は、凹部６６の底部に形成されている。リード線２６のカバー６５外の一端５４およびターミナル５１のカバー６５外の一端５５は、凹部６６の凹み６７内に収まっている。つまり、一端５４、５５は、凹部６６の凹み６７から外側に突出していない。凹部６６には、遮蔽部材６８が嵌め付けられている。
このように一端５４、５５がカバー６５の凹部６６の凹み６７内に収まっているため、カバー６５に突起物を設けることなく、カバー６５外でリード線２６とターミナル５１とを接続することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、図６に示すように、遮蔽部材７１は、凹部６６の凹み６７に設けられ、リード線２６の一端５４およびターミナル５１の一端５５に融着させられた樹脂からなる。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、図７に示すように、カバー７５の通孔７６は、リード線２６の一端５４とターミナル５１の一端５５とを組み合わせたものとほぼ同じ大きさに形成されている。そのため、リード線２６とターミナル５１とをはんだ付けするとき、治具を用いて通孔７６を塞ぐ必要がない。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、図８に示すように、カバー８１は、リード線２６およびターミナル５１が挿通している通孔５２を有するカバー本体部８２と、通孔５２の内壁面に一体に結合しており、通孔５２の隙間を塞ぐようにリード線２６およびターミナル５１に接触している弾性部８３とを有している。カバー本体部８２は金属からなる。弾性部８３は例えばゴム等の比較的大きな弾性をもつ材料からなる。
このように通孔５２とリード線２６およびターミナル５１との隙間を塞ぐ弾性部８３が設けられているため、リード線２６とターミナル５１とをはんだ付けするとき、治具を用いて通孔５２を塞ぐ必要がない。また、カバー本体部８２を金属から構成して、カバー８１の強度を上げるとともに放熱性を高めることができる。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、ハウジングのリード線挿通孔は、複数のリード線に対して１つ設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、カバーの通孔は、複数のリード線に対して１つ設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、カバーの通孔の横断面形状は、矩形に限らず、例えば円形等であってもよい。
本発明の他の実施形態では、カバーの通孔の内壁面はテーパ面を有していなくてもよい。または、カバーの通孔の内壁面の全体がテーパ面であってもよい。

本発明の他の実施形態では、リード線とターミナルとが周方向に重なっていてもよいし、他の方向に重なっていてもよい。
本発明の他の実施形態では、遮蔽部材の固定方法は、接着に限らず、例えばねじ締結または嵌め込み等の他の方法を用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータの三相コイルは、１組であってもよいし、３組以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、駆動装置は、電動パワーステアリング装置以外に適用してもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・駆動装置
１２・・・制御部
２１・・・ステータ
２２・・・ロータ
２３・・・ハウジング
２５・・・コイル
２６１、２６２、２６３・・・リード線
３９、６５、７５、８１・・・カバー
５１１、５１２、５１３・・・ターミナル

Claims

ハウジング（２３）と、
前記ハウジング内で固定されているステータ（２１）と、
前記ステータに対して回転可能に設けられているロータ（２２）と、
前記ハウジング外で当該ハウジングの外壁に取り付けられているカバー（３９、６５、７５、８１）と、
前記カバー内に設けられており、前記ステータのコイル（２５）の通電を制御する制御部（１２）と、
前記制御部から延び出しており、前記カバーを貫通しているターミナル（５１１、５１２、５１３）と、
前記コイルから延び出しており、前記ハウジングを貫通するとともに前記カバーを貫通しており、前記カバー外で前記ターミナルに電気的に接続されているリード線（２６１、２６２、２６３）と、
を備え、
前記コイルは、第１コイルと第２コイルとを含み、
前記ターミナルは、前記第１コイルに対応する第１ターミナルと、前記第２コイルに対応する第２ターミナルとを含み、
前記リード線は、前記第１ターミナルに電気的に接続されている第１リード線と、前記第２ターミナルに電気的に接続されている第２リード線とを含み、
前記カバーは、前記第１ターミナルおよび前記第１リード線が挿通する第１通孔（５２１、５２２、５２３、７６）と、前記第１通孔とは離間した位置に前記第２ターミナルおよび前記第２リード線が挿通する第２通孔（５２１、５２２、５２３、７６）とを有する駆動装置。
前記第１通孔は、前記ロータの回転中心位置を挟んで前記第２通孔とは反対側の位置に設けられている請求項１に記載の駆動装置。
前記カバー（６５）は、当該カバーの内側へ凹む凹部（６６）を有しており、
前記リード線の前記カバー外の一端（５４）および前記ターミナルの前記カバー外の一端（５５）は、前記凹部の凹み（６７）内に収まっている請求項１または２に記載の駆動装置。
前記リード線および前記ターミナルと外部空間とを遮るように前記凹みに設けられている遮蔽部材（６８、７１）をさらに備える請求項３に記載の駆動装置。
前記遮蔽部材は前記凹み内に収まっている請求項４に記載の駆動装置。
前記カバー（８１）は、前記第１通孔および前記第２通孔を有するカバー本体部（８２）と、前記第１通孔および前記第２通孔の内壁面または縁部に結合しており、前記第１通孔および前記第２通孔と前記リード線との隙間を塞ぐように前記リード線に接触している弾性部（８３）とを有している請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記カバー本体部は金属からなる請求項６に記載の駆動装置。
前記制御部は前記ハウジングに固定されており、
前記第１ターミナルおよび前記第１リード線は、同一の前記第１通孔に同一方向から挿入されており、
前記第２ターミナルおよび前記第２リード線は、同一の前記第２通孔に同一方向から挿入されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記第１通孔および前記第２通孔は、前記制御部側ほど内径が大きいテーパ面を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動装置。
ハウジング（２３）と、
前記ハウジング内で固定されているステータ（２１）と、
前記ステータに対して回転可能に設けられているロータ（２２）と、
前記ハウジング外で当該ハウジングの外壁に取り付けられているカバー（３９、６５、７５、８１）と、
前記カバー内に設けられており、前記ステータのコイル（２５）の通電を制御する制御部（１２）と、
前記制御部から延び出しており、前記カバーを貫通しているターミナル（５１１、５１２、５１３）と、
前記コイルから延び出しており、前記ハウジングを貫通するとともに前記カバーを貫通しており、前記カバー外で前記ターミナルに電気的に接続されているリード線（２６１、２６２、２６３）と、
を備え、
前記カバー（６５）は、当該カバーの内側へ凹む凹部（６６）を有しており、
前記リード線の前記カバー外の一端（５４）および前記ターミナルの前記カバー外の一端（５５）は、前記凹部の凹み（６７）内に収まっており、
前記リード線および前記ターミナルと外部空間とを遮るように前記凹みに設けられている遮蔽部材（６８、７１）をさらに備える駆動装置。
前記遮蔽部材は前記凹み内に収まっている請求項１０に記載の駆動装置。
前記カバー（８１）は、少なくとも前記リード線が挿通している通孔（５２１、５２２、５２３、７６）を有するカバー本体部（８２）と、前記通孔の内壁面または縁部に結合しており、前記通孔と前記リード線との隙間を塞ぐように前記リード線に接触している弾性部（８３）とを有している請求項１０または１１に記載の駆動装置。
前記カバー本体部は金属からなる請求項１２に記載の駆動装置。
前記制御部は前記ハウジングに固定されており、
前記ターミナルおよび前記リード線は、同一の前記通孔に同一方向から挿入されている請求項１２または１３に記載の駆動装置。
前記通孔は、前記制御部側ほど内径が大きいテーパ面を有する請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の駆動装置。