JPWO2018123879A1 - モータ、および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と、シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、センサマグネットの上側に位置する回転センサと、基板とヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、ヒートシンクは、ヒートシンク本体部と、基板とヒートシンク本体部との間であって、上下方向から見て放熱材と貫通孔の間に位置する壁部と、を有する、モータ。
Description
本発明は、モータ、および電動パワーステアリング装置に関する。
電子部品から発生する熱を放熱するために、電子部品が実装された基板とヒートシンクとを組み付け、電子部品とヒートシンクとの間に放熱材を用いる冷却構造が知られている(例えば特許文献1)。このような従来技術では、基板又はヒートシンクに放熱材を塗布した後、基板とヒートシンクとを組み付けることにより、放熱材を両部材の間に押し広げている。
基板を備えたモータに上述の冷却構造を採用する場合に、ベアリングホルダをヒートシンクとして利用することができる。ベアリングホルダには、回転軸を挿通させる貫通孔を設ける場合がある。この場合に、放熱材が貫通孔を介して回転部分に付着して回転を阻害する虞がある。
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、放熱材を介して基板からヒートシンクに熱を逃がす構成を採用するとともに、放熱材の飛散を抑制できるモータおよびそのようなモータを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、前記シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、前記ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と、前記シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、前記センサマグネットの上側に位置する回転センサと、前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、前記ヒートシンクは、ヒートシンク本体部と、前記基板と前記ヒートシンク本体部との間であって、上下方向から見て前記放熱材と前記貫通孔の間に位置する壁部と、を有する。
本発明の一つの態様によれば基板で生じた熱を効率的に放熱できるモータ、およびそのようなモータを備えた電動パワーステアリング装置が提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向と平行な方向とする。X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であって図1の左右方向とする。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向とする。
また、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側,一方側)を「上側」と呼び、Z軸方向の負の側(−Z側,他方側)を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。
<モータ>
図1は、本実施形態のモータ1を示す断面図である。図2は、図1の一部を拡大した拡大断面図である。モータ1は、モータハウジング11と、基板ハウジング12と、シャフト21を有するロータ20と、ステータ30と、上側ベアリング(ベアリング)24と、下側ベアリング25と、センサマグネット63と、ベアリングホルダ(ヒートシンク)40と、第1の基板66と、第2の基板67と、回転センサ61と、放熱材Gと、を備える。
[ハウジング]
モータハウジング11および基板ハウジング12は、モータ1の各部を内部に収容する。モータハウジング11は、上側(+Z側)に開口する筒状である。また、基板ハウジング12は、下側(−Z側)に開口する筒状である。モータハウジング11と基板ハウジング12とは、互いに開口を対向させて配置されている。モータハウジング11と基板ハウジング12との間には、後述するベアリングホルダ40の周縁部が挟み込まれている。
モータハウジング11は、第1の筒状部14と、第1の底部13と、下側ベアリング保持部18と、を有する。第1の筒状部14は、ステータ30の径方向外側を囲む筒状である。本実施形態において第1の筒状部14は、例えば、円筒状である。第1の筒状部14は、上端においてベアリングホルダ40の周縁に設けられた段差部40bに嵌め込まれている。第1の筒状部14の内側面には、ステータ30が固定されている。
第1の底部13は、第1の筒状部14の下側(−Z側)の端部に設けられている。第1の底部13には、第1の底部13を軸方向(Z軸方向)に貫通する出力軸孔部13aが設けられている。下側ベアリング保持部18は、第1の底部13の上側(+Z側)の面に設けられている。下側ベアリング保持部18は、下側ベアリング25を保持する。
基板ハウジング12は、モータハウジング11の上側に(+Z側)に位置する。本実施形態では、基板ハウジング12は、第1の基板66および第2の基板67を収容する。第1の基板66および第2の基板67の上面および下面の少なくともいずれか一方には、電子部品等が実装される。基板ハウジング12は、第2の筒状部15と、第2の底部16と、を有する。なお、モータ1において用いられる基板の枚数は、2枚に限られず、1枚でもよく、3枚以上であってもよい。
第2の筒状部15は、第1の基板66および第2の基板67の径方向外側を囲む筒状である。第2の筒状部15は、例えば、円筒状である。第2の筒状部15の下端にはフランジ部15aが設けられている。第2の筒状部15は、フランジ部15aにおいてベアリングホルダ40の上面40aに接続されている。
[ロータ]
ロータ20は、シャフト21と、ロータコア22と、ロータマグネット23と、センサマグネット63と、を有する。
シャフト21は、上下方向(Z軸方向)に延びる中心軸Jを中心とする。シャフト21は、下側ベアリング25と上側ベアリング24とによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持されている。シャフト21の下側(−Z側)の端部は、出力軸孔部13aを介してハウジング10の外部に突出している。シャフト21の下側の端部には、例えば、出力対象に接続するためのカプラー(図示略)が圧入される。シャフト21の上側(+Z側)の端部は、ベアリングホルダ40の貫通孔45および第1の基板66の基板貫通孔66hを介して第1の基板66の上側に突出している。シャフト21の上端面21aには穴部が設けられている。シャフト21の穴部には、取付部材62が嵌め合わされている。取付部材62は、軸方向に延びる棒状部材である。取付部材62の先端にはセンサマグネット63が固定されている。
ロータコア22は、シャフト21に固定されている。ロータコア22は、シャフト21を周方向に囲んでいる。ロータマグネット23は、ロータコア22に固定されている。より詳細には、ロータマグネット23は、ロータコア22の周方向に沿った外側面に固定されている。ロータコア22およびロータマグネット23は、シャフト21とともに回転する。なお、ロータコア22が貫通孔または凹部を有し、当該貫通孔または凹部の内部にロータマグネット23が収容されてもよい。
センサマグネット63は、シャフト21の上端部に固定されている。センサマグネット63は、円環状である。センサマグネット63は、シャフト21に固定された取付部材62の外側面に嵌め合わされている。なお、センサマグネット63の形状は、円環状に限られず、環状や円盤状など他の形状であってもよい。この場合、センサマグネット63には、凹部が設けられ、当該凹部に取付部材62の先端が圧入や接着等によって固定されてもよい。また、センサマグネット63はシャフト21の先端に直接取り付けられてもよい。
[ステータ]
ステータ30は、ロータ20の径方向外側を囲んでいる。ステータ30は、ステータコア31と、ボビン32と、コイル33と、を有する。ボビン32は、絶縁性を有する材料から構成される。ボビン32は、ステータコア31の少なくとも一部を覆う。モータ1の駆動時において、コイル33は、ステータコア31を励磁する。コイル33は、導電線が巻き回されて構成される。コイル33は、ボビン32に設けられている。コイル33を構成する導電線の端部には、図示略の接続端子が設けられている。接続端子は、コイル33から上側に向かって延びる。接続端子は、ベアリングホルダ40を貫通して第1の基板66に接続されている。なお、コイル33を構成する導電線の端部が直接的に第1の基板66に接続されてもよい。
[上側ベアリングおよび下側ベアリング]
上側ベアリング24および下側ベアリング25は、本実施形態においてボールベアリングである。上側ベアリング24は、シャフト21の上端部を回転可能に支持する。上側ベアリング24は、ステータ30の上側(+Z側)に位置する。上側ベアリング24は、ベアリングホルダ40に保持されている。下側ベアリング25は、シャフト21の下端部を回転可能に支持する。下側ベアリング25は、ステータ30の下側(−Z側)に位置する。下側ベアリング25は、モータハウジング11の下側ベアリング保持部18に保持されている。
上側ベアリング24と下側ベアリング25とは、シャフト21を支持している。上側ベアリング24および下側ベアリング25の種類は、特に限定されず、他の種類のベアリングを用いてもよい。
[第1の基板、第2の基板]
第1の基板66および第2の基板67は、モータ1を制御する。すなわち、モータ1は、第1の基板66および第2の基板67から構成され、シャフト21の回転を制御する制御装置60を備える。第1の基板66および第2の基板67には、電子部品が実装されている。第1の基板66および第2の基板67に実装される電子部品は、回転センサ61、電解コンデンサ、チョークコイル等である。
第1の基板66は、ベアリングホルダ40の上側(+Z側)に配置されている。第2の基板67は、第1の基板66の上側に配置されている。第1の基板66および第2の基板67の板面方向は、ともに軸方向に対して垂直である。第1の基板66および第2の基板67は、軸方向からみて互いに重なり合って配置されている。すなわち、第1の基板66および第2の基板67は、軸方向に沿って所定の隙間を介し積層されている。
第1の基板66は、下面66aと上面66bとを有する。同様に、第2の基板67は、下面67aと上面67bとを有する。第1の基板66の上面66bと第2の基板67の下面67aは、隙間を介して上下方向に対向している。また、第1の基板66の下面66aとベアリングホルダ40の上面40aは、隙間を介して上下方向に対向する。すなわち、第1の基板66は、ベアリングホルダ40の上側に隙間を介して配置されている。第1の基板66とベアリングホルダ40との間の隙間には、放熱材Gが充填されている。
第1の基板66および第2の基板67には、それぞれ上下方向に貫通する複数の孔66c、67cが設けられている。第1の基板66の孔66cと第2の基板67の孔67cとは、軸方向からみて互いに重なりあって配置されている。接続ピン51は、孔66c、67cとの間で軸方向(上下方向)に沿って延びている。接続ピン51は、下側に位置する第1の先端部51aと、上側に位置する第2の先端部51bと、を有する。第1の先端部51aは、上面66b側から第1の基板66の孔66cに圧入されている。また、第2の先端部51bは、下面67a側から第2の基板67の孔67cに圧入されている。これにより、第1の基板66と第2の基板67は、複数の接続ピン(配線)51により電気的に接続されている。
第1の基板66には、基板貫通孔66hが設けられている。基板貫通孔66hには、シャフト21が挿通する。したがって、シャフト21の上端面21aは、第1の基板66の上面66bより上側に位置する。また、シャフト21の上端部に固定されたセンサマグネット63は、第1の基板66より上側に位置する。
第1の基板66の下面66aには、発熱素子69が実装されている。
図3は、第1の基板66の上面図である。第1の基板66の下面66aには、発熱素子69としての電界効果トランジスタ69a、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路69cおよび電源用集積回路69dが実装されており、上面66bには、発熱素子69としてのコンデンサ69bが実装されている。すなわち、複数の発熱素子69のうち幾つかの発熱素子69は、第1の基板66の下面66aに位置する。また、発熱素子69は、上下方向から見て、ベアリングホルダ40の壁部47より径方向外側に位置する。下面66aとベアリングホルダ40の上面40aとの間であって、壁部47の径方向外側には、放熱材Gが充填されているため、発熱素子69は、放熱材Gで覆われている。このため本実施形態によれば、発熱素子69から放熱材Gに効率的に熱を移動させることができる。
なお、本実施形態において、複数の発熱素子69のうちコンデンサ69bを除く他の発熱素子69が、第1の基板66の上面66bに配置されているが、全ての発熱素子69を第1の基板66の下面66aに配置してもよい。すなわち、複数の発熱素子69のうち、電界効果トランジスタ69a、コンデンサ69b、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路69cおよび電源用集積回路69dのうち何れか1つ又は2つ以上が、第1の基板66の下面66aに実装されていれば、上述の効果を奏することができる。
本明細書において発熱素子69は、実装部品のうち動作において熱を発し高温となる素子を意味する。発熱素子69としては、上述したように、電界効果トランジスタ、コンデンサ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路、電源用集積回路、スイッチング素子、半導体スイッチ素子が例示されるが、高温となる素子であればその種類は限定されない。
図3に示すように、第1の基板66の下面66aは、3つの領域(第1の領域A69a、第2の領域A69bおよび第3の領域A69c)に区画される。第1の領域A69a、第3の領域A69cおよび第2の領域A69bは、面内の一方向(本実施形態ではY軸方向)に沿ってこの順で並んでいる。すなわち、Y軸方向に沿って、第1の領域A69aと第2の領域A69bとの間に、第3の領域A69cが位置する。第1〜第3の領域A69a、A69b、A69cの境界線は、互いに略平行な直線状に延びる。第1の領域A69aは、下面66aの全体に対して半分以上の領域を占める。第1の領域A69aには、電界効果トランジスタ69aが位置することが好ましい。第2の領域A69bには、コンデンサ69bが位置することが好ましい。第3の領域A69cには、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路69cおよび電源用集積回路69dが位置することが好ましい。
[回転センサ]
回転センサ61は、第2の基板67の下面67aに実装されている。回転センサ61は、センサマグネット63の上側に位置する。回転センサ61は、軸方向から見て、センサマグネット63と重なるように配置されている。回転センサ61は、センサマグネット63の回転を検出する。本実施形態において回転センサ61は、磁気抵抗素子である。回転センサ61は、例えば、ホール素子であってもよい。
[放熱材]
放熱材Gは、ベアリングホルダ40の上面40aと第1の基板66の下面66aとの間に位置する。放熱材Gは、第1の基板66および第1の基板66に実装された実装部品において生じた熱を、ベアリングホルダ40に伝える。ベアリングホルダ40は、放熱材Gから伝わる熱を外部に放熱する。放熱材Gは、一方向から付与される圧力に対して形状が容易に変化する柔軟性を有する半固形体(又はゲル状)であってもよい。放熱材Gは、流動性を有するグリスであってもよい。また、放熱材Gは、未硬化状態において流動性を有しており、塗布後に硬化する硬化性物質であってもよい。
本実施形態において、放熱材Gは、絶縁性を有する。これにより、放熱材は、第1の基板66とベアリングホルダ40との間での放電を抑制することができる。なお、放熱材Gが、絶縁性を有さない場合には、ベアリングホルダ40の上面40aに絶縁シートを貼付するなどの絶縁対策を行ってもよい。
[ベアリングホルダ(ヒートシンク)]
ベアリングホルダ40は、ステータ30の上側(+Z側)に位置している。ベアリングホルダ40は、ホルダ本体部(ヒートシンク本体部)49と、上側ベアリング保持部48と、壁部47と、を備える。また、ベアリングホルダ40には、シャフト21が挿通する貫通孔45が設けられている。ベアリングホルダ40は、上側ベアリング保持部48において上側ベアリング24を直接的に保持する。ベアリングホルダ40の平面視(XY面視)形状は、例えば、中心軸Jと同心の円形状である。ベアリングホルダ40は、金属製である。本実施形態においてベアリングホルダ40は、モータハウジング11と基板ハウジング12との間に挟み込まれている。なお、ベアリングホルダ40の平面視(XY面視)形状は、円形状に限られず、多角形状などの他の形状であってもよい。
ベアリングホルダ40は、第1の基板66および第1の基板66の実装部品で生じた熱を、放熱材Gを介して受け取り外部に放熱する。すなわち、本実施形態によれば、ベアリングホルダ40をヒートシンクとして機能させることができる。ベアリングホルダ40は、熱伝導効率の高い材料から構成されることが好ましく、例えばアルミニウム合金からなることが好ましい。なお、ベアリングホルダ40は、アルミニウム、銅、銅合金、または、SUSなどの鉄系金属などの材料から構成されてもよい。
上側ベアリング保持部48は、ベアリングホルダ40の下側(−Z側)の面に設けられている。上側ベアリング保持部48は、上側ベアリング24を保持する。上側ベアリング保持部48は、下側を向く下向き面48aと、径方向内側を向く保持部内周面48bと、を有する。下向き面48aには、貫通孔45が開口する。下向き面48aには、ウェーブワッシャ46を介して上側ベアリング24の外輪の上面が接触する。また、保持部内周面48bは、上側ベアリング24の外輪と嵌合する。下向き面48aは、ベアリングホルダ40に対する上側ベアリング24を位置決めする。下向き面48aと上側ベアリング24の外輪との間にウェーブワッシャ46を介在させることで、上側ベアリング24に予圧を付与させることができる。
ホルダ本体部49には、上下方向に貫通する貫通孔45が設けられている。貫通孔45は、ホルダ本体部49の略中央に位置する。貫通孔45の内側には、シャフト21が挿通される。ベアリングホルダ40に貫通孔45が設けられていることで、ベアリングホルダ40に対するシャフト21の組立工程の自由度を高めることができる。例えば、組み立て時において、シャフト21の上端面21aに圧入の際の力を受ける治具を貫通孔45内に配置できるため、シャフト21をベアリングホルダ40に組み付けた状態で、シャフト21に他の部材を圧入するという組立順序を採用できる。
ホルダ本体部49は、上側を向く上面40aを有する。上面40aは、第1の基板66の下面66aと対向する。上面40aには、下側に凹む収容凹部41が設けられている。収容凹部41は、上側に開口する。収容凹部41には、スペーサ80が挿入されている。
スペーサ80は、収容凹部41の内側面に沿う側壁部81と、収容凹部41の底面に沿う底壁部82と、側壁部81の上端に位置するフランジ部83と、を有する。スペーサ80は、絶縁材料からなる。フランジ部83は、ベアリングホルダ40と第1の基板66との間に挟み込まれた状態で、第1の基板66とともにフランジ部83にネジ止めされる。フランジ部83は、ベアリングホルダ40に対する第1の基板66の上下方向の位置を決める。
壁部47は、ホルダ本体部49の上面40aから上側に突出している。壁部47は、上下方向から見て中心軸Jを中心とした円形に延びる。壁部47は、ホルダ本体部49と、第1の基板66との間に位置する。壁部47は、第1の基板66の下側に位置する。壁部47の上端面47bと、第1の基板66の下面66aは、接触している。壁部47は、径方向内側を向く面である内側面47aを有する。内側面47aは、シャフト21の外周面と対向する。すなわち、壁部47は、シャフト21を径方向外側から囲む。内側面47aは、ホルダ本体部49の貫通孔45の内周面45hと段差なく連続的に繋がっている。また、内側面47aと、第1の基板66の基板貫通孔66hの内周面とは、上下方向から見て略一致している。
壁部47は、放熱材Gと貫通孔45との間の空間を区画して、放熱材Gが貫通孔45に達することを抑制する。本実施形態において、放熱材Gがシャフト21の周方向に沿って第1の基板66とベアリングホルダ40の間に充填されている。本実施形態では、壁部47がシャフト21を径方向外側から囲むことで、放熱材Gが径方向内側に移動することを抑制できる。しかしながら、放熱材Gが、シャフト21の周方向一部の領域にのみ位置する場合には、壁部47は、上下方向から見て放熱材Gと貫通孔45との間に位置していれば、必ずしもシャフト21を囲まなくても上述の効果を奏することができる。
本実施形態において、壁部47は、上端面47bにおいて第1の基板66の下面66aと接触している。これにより、放熱材Gの貫通孔45への侵入を抑制する効果を高めることができる。第1の基板66の下面66aにおいて、壁部47と接触する領域には、回路パターンが形成されておらず、第1の基板66とベアリングホルダ40との絶縁性が確保されている。なお、壁部47は、放熱材Gが径方向内側に移動しようとする経路中の上下方向隙間を狭めるものであれば、必ずしも第1の基板66と接触していなくても一定の効果を奏することができる。
本実施形態の壁部47は、全体が第1の基板66の下側に位置する。しかしながら、壁部47は、一部が第1の基板66の下側に位置し、他の部位が上下方向から見て第1の基板66の基板貫通孔66hの径方向内側に位置していてもよい。そのような場合であっても、上述の効果を奏することができる。
本実施形態によれば、壁部47の内側面47aが、貫通孔45の内周面45hの延長面上に位置する。このため、第1の基板66の下面66aにおいて、貫通孔45の大きさを確保しつつ壁部47の径方向外側に位置する領域を広くすることができる。言い換えると、放熱材Gを配置できる領域を広く確保することが可能となる。結果として、平面視における放熱材Gの配置領域を広くすることができる。これにより、第1の基板66からベアリングホルダ40への伝熱効率を高め、第1の基板66で生じた熱を、ベアリングホルダ40を介してより効率的に放熱できる。なお、本実施形態において、壁部47の内側面47aの全体が、貫通孔45の内周面45hの延長線上に位置する場合を例示した。しかしながら、壁部47の内側面47aの少なくとも一部が、内周面45hの延長線上に位置していれば、少なくともその部分について、上述の効果を奏することができる。
<変形例1>
図4に、変形例1のモータ101の部分断面図を示す。本変形例のモータ101は、上述のモータ1と比較して、ベアリングホルダ(ヒートシンク)140の構造およびシャフト121の上端部に固定されたセンサマグネット63および回転センサ161、168の位置などが異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本変形例のモータ101は、シャフト121と、センサマグネット63と、ベアリングホルダ(ヒートシンク)140と、第1の基板166と、第1の回転センサ161と、第2の回転センサ168と、放熱材Gと、を備える。
ベアリングホルダ140は、ホルダ本体部(ヒートシンク本体部)149と、上側ベアリング保持部148と、壁部147と、を備える。ホルダ本体部149には、上下方向に貫通する貫通孔145が設けられている。貫通孔145の内側には、シャフト121の上端部およびセンサマグネット63が配置されている。上側ベアリング保持部148は、上側ベアリング24を保持する。
壁部147は、放熱材Gと貫通孔145との間の空間を区画して、放熱材Gが貫通孔145に達することを抑制する。壁部147は、ホルダ本体部149の上面140aから上側に突出している。壁部147は、ホルダ本体部149と、第1の基板166との間に位置する。壁部147は、第1の基板166の下側に位置する。壁部147の上端部147bと、第1の基板166の下面166aは、接触している。壁部147は、シャフト121を径方向外側から囲む。
壁部147のシャフト121側を向く面である内側面147aは、貫通孔145の内周面145hより径方向外側に位置する。壁部147の内側には、上側を向く段差面140cが設けられている。本変形例において、ベアリングホルダ140の段差面140cと上面140aは、同じ高さ(同一平面上)に位置するが、同じ高さでなくてもよい。
第1の基板166は、ベアリングホルダ140の上側に下面166aを対向させて配置されている。本変形例の第1の基板166には、基板貫通孔が設けられていない。したがって、第1の基板166は、ベアリングホルダ140の貫通孔145の上側の開口を覆う。
第1の基板166の下面166aには、第1の回転センサ161および第2の回転センサ168が実装されている。第2の回転センサ168は、予備的に設けられた回転センサである。第2の回転センサ168は、第1の回転センサ161における角度検出を補完するために用いられる。
本変形例では、第1の基板166上に、回転センサ161、168が実装されており、モータ駆動に必要な全ての回路構成を第1の基板166にできる。すなわち、本変形例において、単一の基板により駆動するモータ101を構成してもよい。
第1の回転センサ161および第2の回転センサ162は、センサマグネット63の上側に位置する。第1の回転センサ161は、中心軸J上に位置する。第1の回転センサ161は、軸方向から見て、センサマグネット63と重なるように配置されている。一方で、第2の回転センサ162は、第1の回転センサ161に対して径方向外側に位置する。また、第2の回転センサ162は、軸方向から見て、センサマグネット63と少なくとも一部が重なっている。第2の回転センサ162の少なくとも一部は、ベアリングホルダ140の段差面140cと対向する。
本変形例によれば、壁部147の内側面147aが、貫通孔145の内周面145hより径方向外側に位置する。このため、壁部147の径方向内側の領域を広く確保することができる。したがって、第1の基板166に複数の回転センサ(第1の回転センサ161および第2の回転センサ168)を実装する場合であっても、第1の基板166に実装領域を十分に確保できる。
なお、本変形例においては、壁部147の内側面147aの全てが、貫通孔145の内周面145hより径方向外側に位置するが、少なくとも一部が径方向外側に位置すれば、少なくともその部分について、上述の効果を奏することができる。
<変形例2>
図5に、変形例2のモータ201の部分断面図を示す。本変形例のモータ201は、上述のモータ1と比較して、壁部247の構成が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本変形例のモータ201は、シャフト221と、センサマグネット63と、ベアリングホルダ(ヒートシンク)240と、第1の基板266と、第2の基板67と、第2の基板67に実装されている回転センサ61と、放熱材Gと、を備える。
第1の基板266は、ベアリングホルダ240の上側に下面266aを対向させて配置されている。第1の基板266には、基板貫通孔266hが設けられている。基板貫通孔266hには、シャフト221が挿通する。また、シャフト221の上端部に固定されたセンサマグネット63は、第1の基板266より上側に位置し、上下方向において回転センサ61に対向する。
ベアリングホルダ240は、ホルダ本体部(ヒートシンク本体部)249と、上側ベアリング保持部248と、壁部247と、を備える。ホルダ本体部249には、上下方向に貫通する貫通孔245が設けられている。貫通孔245の内側には、シャフト221の上端部およびセンサマグネット63が配置されている。上側ベアリング保持部248は、上側ベアリング24を保持する。
壁部247は、放熱材Gと貫通孔245との間の空間を区画して、放熱材Gが貫通孔245に達することを抑制する。壁部247は、ホルダ本体部249の上面240aから上側に突出している。壁部247は、シャフト221を径方向外側から囲む。壁部247は、径方向内側を向く面である内側面247aを有する。内側面247aは、シャフト221の外周面と対向する。すなわち、壁部247は、シャフト221を径方向外側から囲む。内側面247aは、ホルダ本体部249の貫通孔245の内周面245hと段差なく連続的に繋がっている。
壁部247は、基板貫通孔266hの内側に位置する。壁部247は、基板貫通孔266hの内周面とシャフト221との間に位置する。壁部247の径方向外側を向く面は、基板貫通孔266hの内周面と接触している。これにより、放熱材Gの貫通孔245への侵入を抑制する効果を高めることができる。なお、壁部247は、必ずしも第1の基板266と接触していなくても一定の効果を奏することができる。また、本変形例によれば、壁部247が基板貫通孔266hの内側に位置するため、壁部247によって第1の基板266の位置決めを実現できる。
本変形例においては、中心軸Jの周方向に沿う全ての領域において、基板貫通孔266hの内周面とシャフト221との間に壁部247が位置する。しかしながら、周方向に沿う少なくとも一部に壁部247が位置していれば、少なくともその部分について、上述の効果を奏することができる。
<その他の変形例>
上述の実施形態においては、下記の構成を採用してもよい。
上述の実施形態およびその変形例では、ヒートシンクが上側ベアリング24を直接的に保持するベアリングホルダ40である場合を例示した。しかしながら、ヒートシンク(上述の実施形態のベアリングホルダ40に相当)は、別途用意されたベアリングホルダを介して間接的に上側ベアリング24を保持してもよい。この場合ヒートシンクは、ベアリングホルダに固定された構造とすることが好ましい。
上述の実施形態およびその変形例では、ベアリングホルダ40においてホルダ本体部49と壁部47とは、単一の部材である。しかしながら、壁部は、ホルダ本体部と別体の部材であってもよい。この場合は、壁部は、ホルダ本体部に接着など従来公知の方法により固定される。また、壁部は、第1の基板に固定され、ホルダ本体部と離間していてもよい。
また、上述の実施形態において、第1の基板66に代えて、銅インレイ基板366を採用してもよい。図6は、上述の実施形態に採用可能な銅インレイ基板366を示す。銅インレイ基板366には、厚さ方向に延びる貫通孔366iが設けられている。貫通孔366iには、伝熱部材366mが挿入されている。伝熱部材366mは、銅合金からなる。すなわち、銅インレイ基板366は、厚さ方向に貫通する銅製の伝熱部材366mを有する。銅インレイ基板366には、発熱素子69が実装されている。発熱素子69は、銅インレイ基板366の上面366bで伝熱部材に接触する。第1の回路基板の下側には、放熱材Gを介してベアリングホルダ40が配置されている。発熱素子69が発した熱は、伝熱部材366mを介して銅インレイ基板366の下面366a側に伝わる。さらにこの熱は、放熱材Gを介してベアリングホルダ40に放熱される。第1の回路基板として銅インレイ基板366を用いることで、発熱素子69を放熱材Gと反対側の面(上面366b)側に実装した場合であっても、発熱素子69の熱を放熱材Gに効率的に伝えることができる。
<電動パワーステアリング装置>
次に、本実施形態のモータ1を搭載する装置の実施形態について説明する。本実施形態においては、モータ1を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。図7は、本実施形態の電動パワーステアリング装置2を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置2は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置2は、操舵力を油圧により軽減する装置である。図7に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置2は、モータ1と、操舵軸914と、オイルポンプ916と、コントロールバルブ917と、を備える。
操舵軸914は、ステアリング911からの入力を、車輪912を有する車軸913に伝える。オイルポンプ916は、車軸913に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダ915に油圧を発生させる。コントロールバルブ917は、オイルポンプ916のオイルを制御する。電動パワーステアリング装置2において、モータ1は、オイルポンプ916の駆動源として搭載されている。
本実施形態の電動パワーステアリング装置2は、本実施形態のモータ1を備えるため、第1の基板66で生じた熱を効率的に放熱できる。これにより、本実施形態によれば、信頼性に優れた電動パワーステアリング装置2が得られる。
以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
1,101,201…モータ、2…電動パワーステアリング装置、21,121,221…シャフト、40,140,240…ベアリングホルダ(ヒートシンク)、45,145,245…貫通孔、47,147,247…壁部、49,149,249…ホルダ本体部(ヒートシンク本体部)、61,161,168…回転センサ、63…センサマグネット、66h,266h…基板貫通孔、69…発熱素子、69a…電界効果トランジスタ、69b…コンデンサ、69c…電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路、69d…電源用集積回路、147b…上端部、366m…伝熱部材、911…ステアリング、G…放熱材、J…中心軸
Claims (11)
-
上下方向に延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、
前記シャフトが挿通する貫通孔が設けられた金属製のヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上側に隙間を介して配置された基板と、
前記シャフトの上端部に固定されたセンサマグネットと、
前記センサマグネットの上側に位置する回転センサと、
前記基板と前記ヒートシンクとの間の隙間に位置する放熱材と、を備え、
前記ヒートシンクは、ヒートシンク本体部と、前記基板と前記ヒートシンク本体部との間であって、上下方向から見て前記放熱材と前記貫通孔の間に位置する壁部と、を有する、
モータ。
-
前記壁部が、前記シャフトを径方向外側から囲む、
モータ。
-
前記壁部の少なくとも一部は、前記基板の下側に位置する、
請求項1又は2に記載のモータ。
-
前記壁部の前記シャフト側を向く面の少なくとも一部が、前記貫通孔の内周面の延長面上に位置する、
請求項3に記載のモータ。
-
前記壁部の前記シャフト側を向く面の少なくとも一部が、前記貫通孔の内周面より径方向外側に位置する、
請求項3に記載のモータ。
-
前記基板には、前記シャフトが挿通する基板貫通孔が設けられ、
前記壁部の少なくとも一部が、前記基板貫通孔の内側に位置する、
請求項1〜5の何れか一項に記載のモータ。
-
前記基板には、発熱素子が実装され、
前記発熱素子が、前記壁部より径方向外側に位置する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータ。
-
前記発熱素子が、前記基板の下面に位置する、
請求項7に記載のモータ。
-
前記基板は、厚さ方向に貫通する金属製の伝熱部材を有し、
前記発熱素子が、前記基板の上面で前記伝熱部材に接触する、
請求項7に記載のモータ。
-
前記発熱素子が、電界効果トランジスタ、コンデンサ、電界効果トランジスタ駆動用ドライバ集積回路および電源用集積回路のうち何れかである、
請求項7〜9の何れか一項に記載のモータ。
-
請求項1〜10の何れか一項に記載のモータを有する電動パワーステアリング装置。
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