(57)【要約】【課題】コストアップを招来することなく、ブラシレスモータのステータコイル端末部における絶縁性を向上させ、モータの信頼性向上を図る。【解決手段】ブラシレスモータ１は、ステータコア１３に巻装されたコイル１４とを備えるステータ１１と、ステータコア１３の端部に取り付けられ、コイル１４の端部と接続されるコイル給電端子５３を備えるターミナルユニット５２と、ステータ１１の内側に回転自在に配置されたロータ２１とを有する。ターミナルユニット５２の外周に、合成樹脂製の熱収縮チューブにて形成した絶縁カバー５６を配し、コイル給電端子５３とコイル端部１４ａとの接合部５５を被覆する。絶縁カバー５６を加熱収縮させて接合部５５に密着させ、接合部５５の近傍の絶縁性を確保する。【選択図】図２
2008125308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製のコアと、前記コアに巻装されたコイルとを備えるステータと、
前記コアの軸方向端部に取り付けられ、前記コイルの端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、
前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、
前記給電端子と前記コイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記絶縁カバーは、加熱により収縮して前記接合部及びその近傍部位に密着することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシレスモータにおいて、前記コイルは、熱硬化性樹脂にてコーティングされ、前記絶縁カバーと前記熱硬化性樹脂は、同工程にて加熱されることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置等に使用されるブラシレスモータに関し、特に、ステータコイル端末部の絶縁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の操舵力補助のため、近年多くの車両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されている。このようなパワーステアリング装置としては、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電気式の動力操舵装置（いわゆる電動パワーステアリング装置）を搭載した車両が増大している。この電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）では、狭いボンネット空間内などに装置を配置する関係から、その駆動源であるモータにも小型化、高性能化が要求されている。従来、このようなモータとしては、ブラシ付のＤＣモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。
【０００３】
図４は、このようなＥＰＳ向けブラシレスモータのステータ構造を示す説明図である。図４に示すように、ステータ101は、鋼板を多数積層して形成したステータコア102を備えており、ステータコア102には銅線を用いたコイル103が巻装されている。ステータコア102の外周部には、複数個のティースとスロットが交互に形成されており、各ティースの周囲には合成樹脂製のインシュレータ104を介してコイル103が巻回されている。ステータコア102の一端側には、ターミナルユニット105が取り付けられている。ターミナルユニット105には、径方向に向かってコイル給電端子106が多数突設されており、各コイル給電端子106には、コイル103の端末部103a（コイル103の巻き始め部分や巻き終わり部分）が接続されている。ターミナルユニット105は、パワー入力端子とコイル103との電気的中継の他、任意のコイルセグメント間の結線を行う機能も果たしている。
【０００４】
コイル給電端子106とコイル端末部103aとの間の電気的接続は、一般に、半田付けやスポット溶接（抵抗溶接）、ヒュージング、アーク溶接等によって行われる。ＥＰＳ用ブラシレスモータでは、高出力が求められるため、接続部の抵抗降下が最も少なく、接続の信頼性の高いアーク溶接が多く採用されている。近年、ＥＰＳ用モータは、小型化、高出力化の要求が高まっており、その結果、モータ内部のレイアウトは非常に高集積化している。こうした中、モータ内部の電気的絶縁は重要なテーマであり、種々の対策が講じられている。コイル端末の溶接部においても、近接部品（特にモータハウジング）との絶縁は、製品品質上、必要不可欠であり、振動時等におけるコイル給電端子とハウジングとの間の絶縁を確保する必要がある。このため、従来より、ハウジングに絶縁被膜をコーティングする方式や、ハウジングと溶接部との間に絶縁部品を配置する方式などが試みられている。
【特許文献１】特開2004-48851号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ハウジングに絶縁コーティングを施す方式の場合、磁気回路上の問題もあり、ハウジング内周全面にコーティングを施すのは好ましくない。このため、コーティングの際に、部分的にマスキングをするなどの手間が必要であり、その分、工数が嵩みコストアップの一因となるという問題がある。一方、絶縁部品を配置する方式では、樹脂成形品などをハウジング溶接部間に配置する構成が考えられるが、成形用の金型費がかかる上、部品点数も増加するため、やはりコストアップは避けられない。また、絶縁部品の固定方法を考えた場合、部品形状が複雑となり部品単価が高くなると共に、周囲の部品設計にも影響を与える可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、コストアップを招来することなく、ブラシレスモータのステータコイル端末部における絶縁性を向上させ、モータの信頼性向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のブラシレスモータは、鋼製のコアと、前記コアに巻装されたコイルとを備えるステータと、前記コアの軸方向端部に取り付けられ、前記コイルの端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、前記給電端子と前記コイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したことを特徴とする。
【０００８】
本発明のブラシレスモータにあっては、給電端子とコイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したので、接合部近傍とモータハウジングとの間を市販の熱収縮チューブによって電気的に絶縁でき、必要な絶縁機能を安価に達成できる。
【０００９】
前記ブラシレスモータにおいて、絶縁カバーを加熱により収縮させて前記接合部及びその近傍部位に密着させても良い。また、前記コイルを熱硬化性樹脂にてコーティングすると共に、前記熱硬化性樹脂と前記絶縁カバーを同工程にて加熱するようにしても良く、これにより、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバーを収縮密着させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のブラシレスモータによれば、コイルが巻装されたステータと、コイル端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータにて、給電端子とコイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したので、接合部近傍とモータハウジングとの間を市販の熱収縮チューブによって電気的に絶縁することが可能となる。これにより、必要な絶縁機能を安価に達成でき、コストアップを招来することなく、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。
【００１１】
また、コイルを熱硬化性樹脂にてコーティングすると共に、熱硬化性樹脂と絶縁カバーを同工程にて加熱することにより、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバーを収縮密着させることができる。従って、工数を追加することなく、絶縁カバー採用でき、コストアップを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したブラシレスモータの構成を示す断面図である。図１のモータ１は、ラックアシスト式のＥＰＳの動力源として使用され、モータ１の内部をラック軸２が貫通する構成となっている。モータ１の回転は、ボールねじ機構３を介してラック軸２に伝達され、操舵補助力となる。
【００１３】
モータ１は、外側にステータ１１、内側にロータ２１を配したインナーロータ型の装置構成となっている。ステータ１１は、ハウジング１２と、ハウジング１２の内周側に固定されたステータコア１３及びステータコア１３に巻装されたコイル１４とを備えた構成となっている。ハウジング１２は鉄等にて形成され、その外周はモータ小型化の要請に応じて１００mm程度に抑えられている。ステータコア１３は鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア１３の内周側には複数個（ここでは９個）のティース１６が突設されている。ティース１６間に形成されたスロット（同９個）には、合成樹脂製のインシュレータを介してコイル１４が巻装されており、インシュレータによってスロット間に巻かれるコイル１４の絶縁を確保している。コイル１４は、リード線１５を介してバッテリ（図示せず）と接続されている。
【００１４】
図４に示した従来のブラシレスモータと同様に、ステータコア１３の両端には、ステータインシュレータ５１（以下、インシュレータ５１と略記する）が取り付けられている。インシュレータ５１のうち、図１において左側のもの（インシュレータ５１ａ）の左端部には、ターミナルユニット５２が取り付けられている。ターミナルユニット５２には、径方向に向かってコイル給電端子５３が多数突設されている。各コイル給電端子５３には、コイル１４の端末部（コイル１４の巻き始め部分や巻き終わり部分）が接続されている。ターミナルユニット５２にはさらに、コイル給電端子５３と電気的に接続された外部給電端子５４が設けられている。外部給電端子５４にはリード線１５が接続され、各コイル１４には、リード線１５からターミナルユニット５２を介して適宜電力が供給される。
【００１５】
図２は、コイル１４の端末部１４ａとコイル給電端子５３との接続部の構成を示す説明図である。図２に示すように、コイル端末部１４ａは、コイル１４から軸方向に沿ってターミナルユニット５２方向に引き出されており、接合部５５にてコイル給電端子５３と溶接固定されている。コイル端末部１４ａやコイル給電端子５３、接合部５５は、ハウジング１２に近接しており、前述のように、それらの間の絶縁はモータ品質上、非常に重要な位置付けにある。そこで、本発明によるモータ１では、接合部５５の近傍外周を絶縁カバー５６にて被覆し、ハウジング１２との間の絶縁性を確保している。
【００１６】
この場合、絶縁カバー５６には、合成樹脂製の熱収縮チューブが使用されている。図３は、熱収縮チューブを接合部５５の近傍に配置した状態を示す説明図である。熱収縮チューブは、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂、弾性ネオプレン、塩化ビニル等にて形成された円筒状のシート（チューブ）を定寸カットしたものであり、加熱により径方向及び軸方向の寸法が縮小して図２の状態となる。すなわち、加熱前には、図３のように遊嵌状態となっている絶縁カバー５６が、加熱後には、図２にように絶縁カバー５６が接合部５５の近傍を覆うように密着する。これにより、接合部５５の近傍外周に絶縁カバー５６による被覆が形成され、接合部近傍とハウジング１２の内周面との間が電気的に絶縁される。
【００１７】
一方、コイル１４は、振動によるコイル線材の絶縁被膜剥離を防止するため、線材間にエポキシ接着剤等を含浸固着している。例えば、モータ１では、エポキシ接着剤５７にてコイル１４をコーティングしている。このような接着剤には熱硬化性のものが一般に使用されており、ステータ製造時には接着剤の加熱工程が存在する。そこで、当該モータ１では、この加熱工程を利用して絶縁カバー５６の収縮を行い、特別な収縮工程を設定することなく、接合部近傍に絶縁カバー５６を密着被覆させている。
【００１８】
このように、本発明のモータ１では、市販の熱収縮チューブを用いて接合部近傍をカバーするようにしたので、必要な絶縁機能を安価な部品で達成することができる。この際、コイル給電端子５３は径方向に突出して設けられているため、車両の振動等により、ハウジング１２と接触し易い状況にあり、少なくとも、コイル給電端子５３の先端部に位置する接合部５５を絶縁材にて被覆することにより、モータの絶縁性は大きく改善される。また、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバー５６を収縮密着させるため、余分な工数も要しない。このため、コストアップを招来することなく、接合部近傍の絶縁性を確保でき、コストメリットを生かしつつ、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。
【００１９】
ロータ２１はステータ１１の内側に配設されており、円筒状のロータシャフト２２と、ロータコア２３、マグネット２４及びマグネットカバー２５を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト２２の内側には、ラック軸２が挿通される。ロータシャフト２２の外周には、円筒形状のロータコア２３が外装されている。ロータコア２３の外周には、６極構成のマグネット２４が固定されている。
【００２０】
マグネット２４には、小型で高磁束密度が得られるネオジウム鉄磁石等の希土類磁石が使用される。このように、マグネット２４に希土類磁石を用いることにより、モータの小型化が図れると共に、ロータ２１のイナーシャが低減され操舵フィーリングも向上する。マグネット２４は、リング形状となっており、周方向に複数の磁極がＮ,Ｓ交互に配置されている。なお、マグネット２４として、複数個のセグメントマグネットを用いても良い。マグネット２４の外側には、マグネットカバー２５が外装されており、万が一マグネットが破損しても、その破片によりモータ１がロックしないようになっている。
【００２１】
ハウジング１２の図中右端側には、アルミダイカスト製のハウジング３１が取り付けられている。ハウジング３１内には、ロータ２１の右端側を支持するベアリング３２と、ロータ２１の回転を検知するレゾルバ３３が収容されている。レゾルバ３３は、ハウジング３１側に固定されたレゾルバステータ３４と、ロータ２１側に固定されたレゾルバロータ３５とから構成されている。レゾルバステータ３４にはコイル３６が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。
【００２２】
レゾルバステータ３４の内側には、ロータシャフト２２に固定されたレゾルバロータ３５が配設される。レゾルバロータ３５は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。ロータシャフト２２が回転すると、レゾルバロータ３５もまたレゾルバステータ３４内にて回転する。レゾルバステータ３４の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ２１の回転位置が検出される。そして、ロータ２１の回転位置に基づき、コイル１４への電流が適宜切り替えられ、ロータ２１が回転駆動される。
【００２３】
ハウジング１２の図中左端側には、アルミダイカスト製のハウジング４１が取り付けられている。ハウジング４１内には、ボールねじ機構３が組み込まれている。ボールねじ機構３は、ナット部４２と、ラック軸２の外周に形成されたスクリュー部４３と、ナット部４２とスクリュー部４３との間に介装された多数のボール４４とから構成されている。ラック軸２は、軸回りの回動が規制された状態でナット部４２によって左右方向に往復動自在支持され、ナット部４２の回転に伴って左右方向に移動する。
【００２４】
ナット部４２は、ロータシャフト２２の左端部に固定されており、ハウジング４１に固定されたアンギュラーベアリング４５によって回動自在に保持されている。アンギュラーベアリング４５は、ハウジング４１の開口部にねじ込まれたベアリング固定用リング４６ａ,４６ｂとハウジング４１の内部に形成された段部４７との間で軸方向の動きが規制された状態で固定されている。また、ナット部４２とアンギュラーベアリング４５との間の軸方向の動きは、ナット部４２の左端にねじ込まれたベアリング固定用リング４８とナット部４２の外周に形成された段部４９とによって規制される。
【００２５】
このようなモータ１を備えたＥＰＳでは、まず操向ハンドルが操作されてステアリング軸が回動し、この回動に応じた方向にラック軸２が移動して転舵操作がなされる。この操作により、図示しないステアリングトルクセンサが作動すると、検出トルクに応じて、バッテリからリード線１５を介してコイル１４に電力が供給される。コイル１４に電力が供給されるとモータ１が作動し、ロータシャフト２２が回転する。ロータシャフト２２が回転すると、これと結合されたナット部４２が回転し、ボールねじ機構３の作用により、ラック軸２に対し軸方向の操舵補助力が伝達される。これにより、ラック軸２の移動が促進され、操舵力が補助される。
【００２６】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、本発明によるステータをＥＰＳの駆動源として用いられるブラシレスモータに使用した例を示したが、当該ステータは、ＥＰＳ用ブラシレスモータには限定されず、他の用途のブラシレスモータにも広く適用可能である。また、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般にも適用可能である。さらに、前述の実施例では、ラックアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、コラムアシスト式等、他の方式のＥＰＳ用モータにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用したブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図２】コイル端末部とコイル給電端子との接続部の構成を示す説明図である。
【図３】熱収縮チューブを接合部の近傍に配置した状態を示す説明図である。
【図４】ＥＰＳ向けブラシレスモータのステータ構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    モータ
２    ラック軸
３    ボールねじ機構
１１    ステータ
１２    ハウジング
１３    ステータコア
１４    コイル
１４ａ  端末部
１５    リード線
１６    ティース
２１    ロータ
２２    ロータシャフト
２３    ロータコア
２４    マグネット
２５    マグネットカバー
３１    ハウジング
３２    ベアリング
３３    レゾルバ
３４    レゾルバステータ
３５    レゾルバロータ
３６    コイル
４１    ハウジング
４２    ナット部
４３    スクリュー部
４４    ボール
４５    アンギュラーベアリング
４６ａ,４６ｂ    ベアリング固定用リング
４７    段部
４８    ベアリング固定用リング
４９    段部
５１    ステータインシュレータ
５１ａ  ステータインシュレータ
５２    ターミナルユニット
５３    コイル給電端子
５４    外部給電端子
５５    接合部
５６    絶縁カバー
５７    エポキシ接着剤
101     ステータ
102     ステータコア
103     コイル
103a    端末部
104     インシュレータ
105     ターミナルユニット
106     コイル給電端子
【図１】
2008125308.tif 000003
【図２】
2008125308.tif 000004
【図３】
2008125308.tif 000005
【図４】
2008125308.tif 000006