(57)【要約】【解決課題】  モータからレゾルバの漏れる磁束をより確実に遮蔽して、レゾルバの回転位置検出精度を格段に向上させた電動モータ、及び、この電動モータを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  電動モータとしてのブラシレスモータ１は、略筒状のモータヨーク２１を有するモータカバー１１と、モータカバー内１１で回動可能に軸支されたシャフト３１に設けたモータロータ３３と、モータヨーク２１に設けたモータステータ３４と、モータロータ３１の回転角を検出するレゾルバ１４とを備える。レゾルバ１４を、シャフトに取り付けたレゾルバロータ４１と、このレゾルバロータ４１に対向するように位置させるレゾルバステータ４２とを備えて形成する。レゾルバステータ４２を、非磁性体材料でなる支持部材１４で、例えばモータヨーク２１から支持する。【選択図】  図１
2005318745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状のモータヨークを有するモータカバーと、
このモータカバー内で回動可能に軸支されたシャフトに設けたモータロータと、
前記モータヨークに設けたモータステータと、
前記モータロータの回転角を検出するレゾルバとを備えた電動モータにおいて、
前記レゾルバを、前記シャフトに取り付けたレゾルバロータと、このレゾルバロータに対向するように位置させるレゾルバステータとを備えて形成し、
前記レゾルバステータを、非磁性体材料でなる支持部材で支持することを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
前記支持部材は、前記モータヨークに取り付けられて前記レゾルバステータを支持することを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
【請求項３】
前記シャフトを当該シャフトの軸方向の２箇所の位置で回動可能に支持する２つの軸支手段を備え、
前記支持部材を前記２つの軸支手段の何れか一方よりも前記軸方向における外側の位置に取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動モータ。
【請求項４】
前記モータカバーは、前記モータヨークのほかに、当該モータヨークの軸方向の一方の側に位置するフロントフランジ及びその他方の側に位置するリアカバーを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電動モータ。
【請求項５】
前記フロントフランジを前記モータヨークに当該モータヨークの前記一方の側の開口部を閉塞するように取り付け、前記支持部材を前記モータヨークの内周面に当該モータヨークの前記他方の側の開口部を閉塞するように取り付け、前記リアカバーを前記支持部材に当該支持部材を被うように取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の電動モータ。
【請求項６】
前記２つの軸支手段のそれぞれは軸受であって、この２つの軸受を前記支持部材と前記フロントフランジに設けたことを特徴とする請求項５に記載の電動モータ。
【請求項７】
前記支持部材は、略円盤状のディスク部と、このディスク部の円周部に沿って張り出したフランジ部と、前記ディスク部の中心部にて断面凹状であって取り付け状態にて前記モータロータの側に突出する形状の凹部と、前記ディスク部内径面に円周方向に突出した段差部とを一体に形成してなり、
前記フランジ部を前記モータヨーク及び前記リアカバーに当接させるとともに、前記凹部に前記一方の軸受を設けたことを特徴とする請求項６に記載の電動モータ。
【請求項８】
前記凹部が画成する凹みスペースに前記軸受を介して入り込んでいる前記シャフトの円周部に前記レゾルバロータを取り付けるとともに、前記凹みスペース内にて前記レゾルバロータに対向するように前記レゾルバステータを前記ディスク部、前記段差部に取り付けたことを特徴とする請求項７に記載の電動モータ。
【請求項９】
ステアリングホイールに与えられた操舵トルクに応答して電動ブラシレスモータに補助トルクを発生させ、この補助トルクを、減速機を介して操舵機構の出力軸に伝達させる電動パワーステアリング装置において、
前記電動ブラシレスモータを、請求項１〜８の何れか一項に記載の電動モータで構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度センサとしてのレゾルバを内蔵した電動モータ、及び、この電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に係り、とくに、レゾルバに対する漏れ磁束の影響を排除又は緩和するようにした電動モータ、及び、この電動モータを用いて車両運転者による手動操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両の多くには、電動パワーステアリング（ＥＳＰ）装置が装備されている。この車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車機構により減速して操舵機構の出力軸に伝達させることで、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して車両の操舵を行う構成のものが知られている。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置に用いる電動モータは、ブラシ付きモータが主流であったが、近年、出力の向上と更なる効率の改善のため、ブラシレスモータに移行しつつある。
【０００４】
このような電動パワーステアリング装置が、例えば、特許文献１などで提案されている。この装置の一例は、図４に示すように、回転トルクを発生させるモータ１２を有し、モータロータ３３の回転位置を検出するレゾルバ１３がモータと同軸に配置されている。モータのステータ（モータステータ）３４とレゾルバのステータ（レゾルバステータ）と３５が同一のハウジング（モータヨーク）２１に固定されている。モータステータとレゾルバステータとの間に、中空円盤状の磁気シールド部材１００が配設されている。この磁気シールド部材は、モータからレゾルバに漏れる磁束を遮蔽してレゾルバによる回転位置検出の精度を上げることを意図している。
【特許文献１】特開２００１−１９１９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置に用いた電動モータの場合、モータ（モータコイル、モータマグネット）から空隙を伝播してレゾルバに漏れる磁束の遮蔽にはそれなりに有効である。しかしながら、モータハウジング（モータヨーク）や当該モータハウジングからレゾルバを支持する支持部材を経由する磁気回路での漏れ磁束がレゾルバに伝播し、この漏れ磁束の影響でレゾルバの回転位置検出精度が低下するという不都合が指摘されていた。
【０００６】
つまり、モータステータ、モータヨーク、レゾルバ支持部材、及びレゾルバステータを経由する漏れ磁束、並びに、磁気シールド部材、レゾルバ支持部材、及びレゾルバステータを経由する漏れ磁束を防ぎきれないという状況にあった。
【０００７】
また、上述した特許文献１に記載の電動モータ場合、レゾルバ支持部材がモータのシャフトを軸支する軸受取り付け部よりもモータ側（内側）に位置するため、モータの逆起電圧波形とレゾルバの回転位相の調整が難しいという問題も指摘されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、モータからレゾルバの漏れる磁束をより確実に遮蔽して、レゾルバの回転位置検出精度を格段に向上させた電動モータ、及び、この電動モータを用いた電動パワーステアリング装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係る電動モータ及び電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータは、略筒状のモータヨークを有するモータカバーと、このモータカバー内で回動可能に軸支されたシャフトに設けたモータロータと、前記モータヨークに設けたモータステータと、前記モータロータの回転角を検出するレゾルバとを備える。前記レゾルバを、前記シャフトに取り付けたレゾルバロータと、このレゾルバロータに対向するように位置させるレゾルバステータとを備えて形成し、前記レゾルバステータを、非磁性体材料でなる支持部材で支持する。
【００１０】
好適には、前記支持部材は、前記モータヨークに取り付けられて前記レゾルバステータを支持する。
【００１１】
また好適には、前記シャフトを当該シャフトの軸方向の２箇所の位置で回動可能に支持する２つの軸支手段を備え、前記支持部材を前記２つの軸支手段の何れか一方よりも前記軸方向における外側の位置に取り付ける。
【００１２】
さらに好適には、前記モータカバーは、前記モータヨークのほかに、当該モータヨークの軸方向の一方の側に位置するフロントフランジ及びその他方の側に位置するリアカバーを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レゾルバのステータ（レゾルバステータ）を支持する支持部材を非磁性材料で形成しているため、モータ側からレゾルバステータに至る磁気回路を遮断することができる。これにより、モータからレゾルバの漏れる磁束をより確実に遮蔽して、レゾルバの回転位置検出精度を格段に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜２を参照して、本発明に係る電動モータ及び電動パワーステアリング装置の一つの実施形態を説明する。
【００１５】
図１に、本発明に係る電動モータとしてのブラシレスモータ１の軸方向に沿った断面図を示す。このブラシレスモータ１は、車両のステアリングホイールと転舵輪との間に介在し、かつ、ステアリングホイールに与えられた手動操舵力を補助（アシスト）して、その補助された操舵力を転舵輪に加える電動パワーステアリング装置として用いられる。
【００１６】
このブラシレスモータ１は、全体が略筒状に形成されるモータカバー１１と、このモータカバー１１の内側に配設され且つ回転トルクを発生させるモータ部１２と、モータカバー１１の内側にモータ部１２と同軸に配設され且つモータ部１２のロータの回転位置を検出するレゾルバ１３と、このレゾルバ１３をモータカバー１１内で支持するレゾルバ支持部材１４とを備える。
【００１７】
モータカバー１１は、図１から分かるように、その全体が所定径且つ所定長さのモータヨーク２１と、このモータヨーク２１の軸方向の両端部に位置するフロントフランジ２２及びリアカバー２３とを備える。つまり、モータカバー１１は、モータヨーク２１、フロントフランジ２２、及びリアカバー２３の３ピース構造になっている。モータカバー１１の軸方向はブラシレスモータ１の軸方向をも成すもので、以下、単に「軸方向」と呼ぶ。
【００１８】
モータヨーク２１の軸方向の一端部（減速機側に位置する端部）には、軸方向に直交する方向に外向きに折れ曲げて一体形成されたフランジ１１Ａを有する。このフランジ１１Ａにフロントフランジ２２がボルトＢＴにより固定されている。これにより、モータヨーク２１の軸方向の一方の開口部は、フロントフランジ２２により閉塞される。このフロントフランジ２２は、電動パワーステアリング装置の一要素であるギヤハウジングに、図示しないボルト等の固着手段によって固定されている。フロントフランジの径方向の中心部には、転がり軸受の収容部が形成されている。
【００１９】
モータヨーク２１の軸方向のもう一方の端部（リア側の端部）の開口部は、図示の如く、レゾルバ１３を支持するレゾルバ支持部材１４により閉塞されている。このレゾルバ支持部材１４のリア側の側面を被うように、レゾルバ支持部材１４にリアカバー２３が取り付けられている。レゾルバ支持部材１４は、本発明の特徴の一つを成すもので、その構造及び機能は後で詳述するが、その中心部には転がり軸受の収容部が形成されている。
【００２０】
モータ部１２は、回動可能なシャフト３１及び筒状のロータコア３２を有するロータ（モータロータ）３３、及びステータ（モータステータ）３４を備える。ロータコア３２は、シャフト３１を軸方向に沿って貫通させるように当該シャフト３１の周囲に固設され且つ当該シャフト３１と一体に回動する。モータステータ３４は、モータヨーク２１の内周面に固設され且つロータコア３２に一定の空隙を介して対向するように配置されている。シャフト３１は、前述したフロントフランジ２２及びレゾルバ支持部材１４それぞれの中心部の収容部に固設した転がり軸受３５、３６により回動自在に軸支されている。これにより、シャフト３１、すなわちモータロータ３３がモータステータ３４に対して回動自在に支持されている。
【００２１】
モータロータ３３のシャフト３１は、フロントフランジ２２から軸方向に沿って外側に突出するように形成されている。このシャフト３１の突出部分は、電動パワーステアリング装置の一要素であるウォーム（図示せず）のスプライン結合部にスプライン嵌合している。このウォームは、ギヤハウジングに軸受により回転自在に支持され、且つ、ウォームにはウォームギヤ減速機構のウォームホイールが噛合している。このウォームホイールは、車両のステアリングホイールに結合された入力軸に連結された出力軸に固定されている。これにより電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置の、操舵力補助のための駆動系を成している。
【００２２】
ロータコア３２の径方向の外周面には、回転駆動用の永久磁石（モータマグネット）３７が装着されている。
【００２３】
モータステータ３４は、格別図示しないが、略筒状を成すバックヨーク部から径方向の中心に向かって突設された複数のティースを有し、隣り合うティース間に電気子巻線用の溝が形成されるようになっている。この溝を用いて、コイル（モータコイル）３８がモータステータ３４に巻装される。
【００２４】
レゾルバ支持部材１４は、その全体がアルミ（ＡＤＣ１２）などの非磁性体材料で形成された円盤状の部材である。つまり、図２に示すように、レゾルバ支持部材１４は、略円盤状のディスク部１４Ａと、このディスク部１４Ａの円周部に沿って張り出したフランジ部１４Ｂと、前記ディスク部１４Ａの中心部にて断面凹状に凹んだ凹部１４Ｃと、前記ディスク部１４Ａ内径面に円周方向に突出した段差部１４Ｄとが一体に形成されて成る。このレゾルバ支持部材１４は、モータヨーク２１の軸方向のリア側開口部に位置させ、その開口部を閉塞するように取り付けられている。すなわち、レゾルバ支持部材１４は、そのフランジ部１４Ｂがモータヨーク２１の端部の内周面に当接し、且つ、凹部１４Ｃがモータロータ３３の側に突出するように配設されている。
【００２５】
このレゾルバ支持部材１４の凹部１４Ｃは、所定深さ且つ所定径を有する形状に設計されており、この凹部１４Ｃの底部に形成した軸受収容部に前述した転がり軸受３６が固設される。このため、ロータ３３のシャフト３１の軸方向の一端部は、この軸受３６に軸支されるとともに、軸受３６を介して凹部１４Ｃの内側スペースＩＳまで入り込んでいる。この内側スペースＩＳを利用して、レゾルバ１３が設けられる。すなわち、レゾルバ１３は、軸方向のリア側に向かってモータ部１２及び軸受３６の順に位置しており、軸受３６を介在させている分、モータ部１２から離れている。
【００２６】
レゾルバ１３は、シャフト３１の円周面に固設されるロータ（レゾルバロータ）４１と、このレゾルバロータ４１に所定間隔の空隙を介して対向配置されるステータ（レゾルバステータ）４２とを備える。レゾルバステータ４２はレゾルバ取り付け部材１４に設けられた段差部１４Ｄと、円盤状のレゾルバステータ保持リング１５、低頭ネジ１６によって固定されている。
【００２７】
リアカバー２３は、円形のディスク部材であって、その円周部分に折り曲げ部２３Ａが形成されている。この折り曲げ部２３Ａが、レゾルバ取り付け部材１４のフランジ部１４Ｂの外周面に、モータヨーク２１と同径となるように取り付けられている。
【００２８】
本実施形態に係る、電動パワーステアリング装置に用いる電動モータとしてのブラシレスモータ１は以上のように構成されているため、種々の作用効果を発揮することができる。まず、レゾルバ支持部材１４を非磁性体材料で形成しているため、モータ１２（モータマグネット３７、モータコイル３８）とレゾルバ１３との間の磁気回路を遮断することができる。これにより、モータ１２から漏れた磁束は、レゾルバ支持部材１４を介してレゾルバ１３に至ることはできない。このため、レゾルバ支持部材１４に因るレゾルバ１３への漏れ磁束の影響を確実に排除することができる。
【００２９】
また、レゾルバ１３とモータ部１２との間に一方の軸受３６を配置する構造としたため、モータ全体を長軸化させること無く、レゾルバ１３及びモータ部１２の間に十分な距離を確保することができる。これにより、モータ部１２からレゾルバ１３に漏れてくる磁束自体を減らすことができる。
【００３０】
さらに、レゾルバ支持部材１４がレゾルバ１３とモータ部１２との間に介在しているため、レゾルバ支持部材１４がシールド効果をも発揮する。このため、モータ部１２から漏れた磁束が空間を伝わってきたとしても、その磁束がレゾルバ１３に達するということも確実に防止又は低減される。
【００３１】
これらの３つの点から、モータ部１２から漏れた磁束がレゾルバ１３の検出信号にノイズや歪として与える影響を確実に排除又は抑制される。したがって、レゾルバ１３のモータ回転角検出精度が従来の構造のものに比べて格段に向上する。
【００３２】
また、このブラシレスモータ１では、モータの逆起電圧波形とレゾルバ位相を調整する必要があるが、本実施形態の構造は、これについても有利である。つまり、レゾルバ１３は、モータ部１２に対して、一方の軸受３６の軸方向外側に配置されている。このため、モータ部１２の逆起電圧波形とレゾルバ位相の調整がより容易になるという効果も得られる。
【００３３】
さらに、本実施形態に係るブラシレスモータ１は、そのモータカバー１１に関して、３ピース構造を採用している。このため、ステータ部及びヨーク部の組み立て後に、リアカバー２３の側からもステータ部を容易に研磨することができ、これにより、コギング及びトルクリップルの低減に有効である。また、研磨の際の研磨屑の除去作業も容易化される。
【００３４】
さらに、レゾルバ支持部材１４は一体構造を有し、モータヨーク２１とリアカバー２３の仲介・結合のみならず、一方の軸受３６及びレゾルバ１３の取り付けも兼ねる。このため、部品点数を減らすことができる。
【００３５】
上述したように、レゾルバ１３をリアカバー２３の側に取り付ける場合、モータカバー１１は、モータヨーク２１、フロントフランジ２２及びリアカバー２３の３ピース構造とすることが望ましい。しかしながら、本発明に係る電動モータのモータカバーは、この３ピース構造に限定されるものではない。
【００３６】
例えば、図３に示すように（図１，２と同一又は同等の構成部材は同一符号で示す）、このブラシレスモータ１のモータカバー５１は、リアカバーと一体成形の有底状のモータヨーク５２と、フロントフランジ５３との２ピース構造であってもよい。この場合には、フロントフランジ５３とモータヨーク５２の底部内側との両者の中心部に軸受３４，３５を設ける。つまり、フロントフランジ５３の中央部には、取り付け状態でモータ１２側に凹む凹部５３Ａが形成され、この凹部５３Ａに軸受３５が設けられる。この凹部５３Ａの凹みスペースを利用して、前述と同様にレゾルバ１３が設けられる。この場合、フロントフランジ５３は非磁性体材料で形成されている。これにより、この２ピース構造のモータカバー５１を採用したブラシレスモータであっても、モータ部１２からレゾルバ１３への漏れ磁束に関して前述と同様の作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置に搭載された電動モータとしてのブラシレスモータの構造を示す軸方向断面図である。
【図２】図１のブラシレスモータに用いたレゾルバ支持部材の軸方向断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る電動パワーステアリング装置に搭載された電動モータとしてのブラシレスモータの構造を示す軸方向断面図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング用モータの一例を示す、モータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  電動モータとしてのブラシレスモータ
１１  モータカバー
１２  モータ部
１３  レゾルバ
１４  レゾルバ支持部材
１４Ａ  ディスク部
１４Ｂ  フランジ部
１４Ｃ  凹部
１４Ｄ  段差部
１５  レゾルバステータ保持リング
１６  低頭ネジ
２１  モータヨーク
２２  フロントフランジ
２３  リアカバー
３１  シャフト
３２  ロータコア
３３  モータロータ
３４  モータステータ
３５，３６  軸受
４１  レゾルバロータ
４２  レゾルバステータ
５１  モータカバー
５２  モータヨーク
５３  フロントフランジ
【図１】
2005318745.tif 000003
【図２】
2005318745.tif 000004
【図３】
2005318745.tif 000005
【図４】
2005318745.tif 000006