(57)【要約】【課題】付加的な装置を必要としない簡素な構成によりコイルに発生した熱を効果的に放熱することができるモータを提供する。【解決手段】内周に等配をなして径方向に突出する複数のティース部３ｂ，３ｂ…を有し、円筒形のハウジング２に内嵌されたステータ３とを備えるモータにおいて、ハウジング２とステータ３との嵌合周上に周方向に並設され、相互に係合する複数の凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…を備えており、この嵌合周上の凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…の係合分だけ伝熱面積が大きくなり、コイル５，５…に発生した熱を効果的に放熱することができるため、熱損失によるモータ効率の低下を抑制しつつ、モータを高出力化することができるという効果がある。嵌合周上に凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…を設けているだけであり、付加的な装置を必要とせず、また大型化を伴うことのない簡素な構成により、前述の効果が得られる。【選択図】図２
2007259560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に等配をなして径方向に突出する複数の歯部を有し、円筒形をなすハウジングに内嵌されたステータを備えるモータにおいて、前記ハウジングと前記ステータとの嵌合周上に周方向に並設され、相互に係合する複数の凹部及び凸部を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記歯部の夫々と周方向位置を整合させて、前記ステータの外周に設けてある請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記ハウジングと前記ステータとの間に熱伝導性グリスを封入してある請求項１又は請求項２記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電によりコイルに発生した熱を簡素な構成により効果的に放熱することができるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに応じた補助力を発生させるべく操舵補助用のモータの駆動電流を増減制御する構成となっている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、十分な補助力を発生させるべく、操舵補助用のモータを可及的に高出力化したいという要望がある。またステアリングホイールと舵取機構とを連結するステアリング軸に同軸をなして操舵補助用のモータを取付け、該モータの回転力をステアリング軸に、減速機を用いずに直接的に伝動するよう構成されたダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置においては、モータにて高トルクの回転力を発生させる必要があるため、モータの高出力化が特に要望される。
【０００４】
ところがモータを高出力化した場合、モータ電流の増加によりコイルの発熱量が増すため、熱損失によるモータ効率の低下を引き起こすという問題がある。この問題を解消するため、一般的には、放熱用のフィンをモータのハウジングの外周に設けて放熱面積を確保し、コイルからステータに伝導される熱を放熱するようにしたフィン付きモータが用いられている。またモータのステータに冷媒を循環させ、冷媒との熱交換により、ステータを直接的に冷却するモータもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６５４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところがフィン付きモータにおいては、外側に突出するフィンの分だけモータが大型化するため、例えば、ステアリング軸を支持するコラムハウジングの外側にモータが取付けられているコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用した場合には、車室内の運転者の十分な足元空間の確保に支障をきたす虞がある。
【０００６】
一方、冷媒との熱交換によりステータを冷却するモータにおいては、モータ自体は大型化しないが、ステータに循環される冷媒用の熱交換サイクルを構成する装置を必要とし、装置構成が複雑になるという問題がある。また装置全体としては大きな配置スペースが必要となり、車室内又はエンジンルーム内の限られた空間に配置することが要求される電動パワーステアリング装置用のモータとしての適用は難しい等、適用範囲が限られるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、付加的な装置を必要とせず、また高出力化を伴うことのない簡素な構成によりコイルに発生した熱を効果的に放熱することができ、熱損失によるモータ効率の低下を抑制しつつ、高出力化することができるモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るモータは、内周に等配をなして径方向に突出する複数の歯部を有し、円筒形をなすハウジングに内嵌されたステータを備えるモータにおいて、前記ハウジングと前記ステータとの嵌合周上に周方向に並設され、相互に係合する複数の凹部及び凸部を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るモータは、前記複数の凹部は、前記歯部の夫々と周方向位置を整合させて、前記ステータの外周に設けてあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係るモータは、前記ハウジングと前記ステータとの間に熱伝導性グリスを封入してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、ハウジングとステータとの嵌合周上に凹部及び凸部を周方向に並設させ、相互に係合させてあり、凹凸の分だけ伝熱面積が大きくなっている。従ってコイルへの通電により生じた熱がハウジングへ伝達されやすく、熱がハウジングを経て外気に逃げやすいため、コイルに発生した熱を効果的に放熱することができ、熱損失によるモータ効率の低下を抑制しつつ、モータを高出力化することができる。またハウジングとステータとの嵌合周上に凹部及び凸部を設けているだけであり、付加的な装置を必要とせず、また大型化を伴うことのない簡素な構成にすることができる。
【００１２】
第２発明によれば、ステータの外周に、内周に突出する歯部の夫々と周方向位置が整合するように凹部を設けており、コイルへの通電により形成される磁気回路の磁束が流れる断面積を十分に確保できるため、モータの出力に影響を与えずに、コイルに発生した熱を効果的に放熱することができる。
【００１３】
第３発明によれば、ハウジングとステータとの間に熱伝導性グリスが封入されており、このグリスがステータからハウジングへの熱伝導を促進する作用をなすため、コイルに発生した熱をより効果的に放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るモータの構成を略示する縦断面図であり、図２は、図１のII−II線による横断面図である。図１に示すように、モータ１は、ハウジング２と、ハウジング２に内嵌固定されたステータ３と、ハウジング２の内部に回転自在に支持されたロータ４とを備える。
【００１５】
ハウジング２は、軸長方向の一端に端壁を有する円筒部２ａと、この円筒部２ａの他端に、これと同軸をなして固定される円板部２ｂとを備えている。
【００１６】
図２に示すようにステータ３は、ハウジング２の円筒部２ａに内嵌される円筒形の基部３ａと、この基部３ａの内周に、径方向内向きに突出する複数（図においては８個）のティース部（歯部）３ｂ，３ｂ…とを備えている。ティース部３ｂ，３ｂ…は、互いに向かい合うように周方向に等配されており、夫々のティース部３ｂ，３ｂ…には、コイル５，５…が設けられている。
【００１７】
ロータ４は、円筒形であり、ロータ４の外周には、極性が周方向に交互になるように複数の永久磁石７，７…が等配をなして固設されている。ロータ４の軸心には、回転軸６が圧入固定されている。このようなロータ４は、図示のように、両側への回転軸６の突出部を、ハウジング２の円筒部２ａの端壁及び円板部２ｂに夫々内嵌されたベアリング８，８により回転自在に支持し、ステータ３のティース部３ｂ，３ｂ…と軸長方向に両端位置を揃え、ティース部３ｂ，３ｂ…と永久磁石７，７…とが径方向にわずかなエアギャップを隔てて対向するように位置決めされている。
【００１８】
このように構成されたモータ１は、ステータ３の向かい合う２つのコイル５，５に流す電流を順次切り替えることにより、回転磁界を生じさせ、この回転磁界から永久磁石７，７…が回転力を受け、ロータ４が回転する構造になっている。
【００１９】
このように動作する本発明に係るモータ１において、ステータ３の基部３ａの外周には、三角形の断面形状を有する凹部３ｃ，３ｃ…が、内周のティース部３ｂ，３ｂ…の夫々と周方向位置を合わせて、軸長方向に全長に亘って設けられている。
【００２０】
またハウジング２の円筒部２ａの内周には、凹部３ｃ，３ｃ…と略同じ三角形の凸部２ｃ，２ｃ…が周方向に等配されている。これら凸部２ｃ，２ｃ…は、ステータ３の凹部３ｃ，３ｃ…と同数設けられており、少なくともステータ３の基部３ａとの嵌合長さの全域に亘って形成されている。これらハウジング２の円筒部２ａとステータ３の基部３ａとは、以下に示すように一体化されている。
【００２１】
図３は、ハウジング２とステータ３との固定構造の説明図である。ステータ３の基部３ａの外径はＤ1 であり、またハウジング２の円筒部２ａの内径は、基部３ａの外径Ｄ1 よりも小さいＤ2 （Ｄ2 ＜Ｄ1 ）であって、両者間に適宜の締め代が設定されている。このように寸法設定された円筒部２ａと基部３ａとは、図示の如く円筒部２ａを加熱し、円筒部２ａの内径Ｄ2 を基部３ａの外径Ｄ1 以上に拡大させておき、円筒部２ａの凸部２ｃ，２ｃ…と基部３ａの凹部３ｃ，３ｃ…との周方向位置が整合するように、円筒部２ａと基部３ａとを同軸上に位置決めし、図中に矢符により示す如く、拡径された円筒部２ａの内側に基部３ａを嵌入し、その後の冷却により円筒部２ａを縮径させる焼嵌めにより一体化させてある。ハウジング２とステータ３との嵌合周上にて円筒部２ａの凸部２ｃ，２ｃ…と基部３ａの凹部３ｃ，３ｃ…とが相互に係合する。
【００２２】
このように焼嵌めにより一体化される円筒部２ａ及び基部３ａは、円筒部２ａと基部３ａとの嵌合部に発生する面圧により周方向及び軸長方向に移動することなく拘束される。円筒部２ａと基部３ａとの嵌合部に発生する面圧は、該嵌合部に設定された締め代と、該嵌合部における接触面積との積として与えられ、所要面圧に応じて適宜の締め代及び接触面積が選択されている。
【００２３】
このような焼嵌めに代えて、適宜の締め代が設定された円筒部２ａと基部３ａとを同軸上に位置決めし、両者を軸長方向の圧力を加えつつ嵌め合わせる圧入により一体化させてもよい。また円筒部２ａの内径を、基部３ａの外径Ｄ1 よりも大きいＤ2 （Ｄ2 ＞Ｄ1 ）にして、両者間に適宜の隙間を設定し、円筒部２ａと基部３ａとを同軸上に位置決めして嵌め合わせる隙間嵌めにより両者を一体化させてもよい。このような隙間嵌めは、円筒部２ａと基部３ａとの嵌合部に設けられた凹凸が回転止めの役目も果たすため、可能となる。
【００２４】
このように本発明に係るモータ１においては、ハウジング２の内周とステータ３の外周との嵌合周上にて相互に係合する凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…を設けてあり、嵌合周上の接触面積が凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…の係合分だけ大きくなっている。従ってコイル５，５…への通電により生じた熱が、この嵌合周上の接触面を経てハウジング２へ伝達されやすく、熱がハウジング２を経て外気に逃げやすいため、コイル５，５…に発生した熱を効果的に放熱することができ、熱損失によるモータ効率の低下を抑制しつつ、モータ１を高出力化することができるという効果がある。また本発明に係るモータ１においては、ハウジング２とステータ３との嵌合周上に凹部３ｃ，３ｃ…及び凸部２ｃ，２ｃ…を設けているだけであり、付加的な装置を必要とせず、また大型化を伴うことのない簡素な構成により、前述の効果が得られる。
【００２５】
またハウジング２に、アルミニウム等の熱伝導率が高く低密度の材料を用いることにより、コイル５，５…への通電により生じた熱がハウジング２へ伝達されやすくなり、より効果的に放熱することができる。更にステータ３の内周のティース部３ｂ，３ｂ…の夫々と周方向位置が整合する外周に凹部３ｃ，３ｃ…を設けているため、コイル５，５…への通電により形成される磁気回路の磁束が流れる断面積を十分に確保でき、モータ１の出力に影響を与えずに、コイル５，５…に発生した熱を放熱することができる。またアルミニウム等の低密度の材料を用いることにより、モータ１を軽量化することもできる。
【００２６】
ハウジング２の円筒部２ａの内周とステータ３の基部３ａの外周との間には、熱伝導性グリスを封入することが望ましい。熱伝導性グリスは、例えばシリコンオイル及び熱伝導性無機粉末等の熱伝導率の高い添加剤を含有する放熱用グリスであり、例えば、ＭＰＵ、パワートランジスタ、トランス等の発熱性を有する電子部品の実装部において、この実装部に生じた熱を放熱フィンや放熱ファン等の放熱部品に伝熱させるために使用されている。このような熱伝導性グリスをハウジング２の円筒部２ａの内周とステータ３の基部３ａの外周との間に封入しているので、コイル５，５…への通電により生じた熱がハウジング２へ更に伝達されやすくなり、より効果的に放熱することができる。
【００２７】
また図においては、ハウジング２に凸部２ｃ，２ｃ…を、ステータ３に凹部３ｃ，３ｃ…を夫々設けているが、逆にハウジング２に凹部を、ステータ３に凸部を夫々設けてもよい。
【００２８】
以上のように構成されたモータ１は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵補助用のモータとして用いられる。図４は、本発明に係るモータ１を備える電動パワーステアリング装置の一例を示す模式図である。
【００２９】
電動パワーステアリング装置は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング２１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸２０と、ラックハウジング２１の中途に交叉するピニオンハウジング３１の内部に回転自在に支持されたピニオン軸３０とを備える公知のラックピニオン式の舵取機構を備えている。ラックハウジング２１の両側から外部に突出するラック軸２０の両端は、各別のタイロッド２２，２２を介して左右の前輪２３，２３に連結され、またピニオンハウジング３１の一側から外部に突出するピニオン軸３０の上端は、ステアリング軸４０を介してステアリングホイール４１に連結されている。またピニオンハウジング３１の内部に延びるピニオン軸３０の下部には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング２１との交叉部において、ラック軸２０の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。
【００３０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール４１が回転操作された場合、この回転がステアリング軸４０を介してピニオン軸３０に伝達され、該ピニオン軸３０の回転がラック軸２０の軸長方向の移動に変換されることとなり、この移動により、左右の前輪２３，２３が各別のタイロッド２２，２２を介して押し引きされて舵取りがなされる。
【００３１】
ステアリング軸４０を支持するコラムハウジング４２の中途には、ステアリングホイール４１の回転操作によりステアリング軸４０に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５０が設けてあり、該トルクセンサ５０よりも下位置に本発明に係るモータ１が取付けてある。
【００３２】
モータ１は、コラムハウジング４２の外側に軸心を略直交させて取付けてあり、例えば、コラムハウジング４２の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸４０に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ１の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸４０に伝えるように伝動構成されている。この構成によれば、モータ１の回転は、ステアリング軸４０に減速伝動され、該ステアリング軸４０の下端に連設されたピニオン軸３０に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
【００３３】
モータ１は、アシスト制御部６０から図示しないモータ駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。トルクセンサ５０による操舵トルクの検出値は、アシスト制御部６０に与えられ、アシスト制御部６０は、これに基づいてモータ１に制御指令を発し、モータ１の駆動電流を増減制御するアシスト制御動作を行う。また、操舵補助用のモータ１には電流センサ１１が設けてあり、電流センサ１１によるモータ１の駆動電流の検出値はアシスト制御部６０に与えられている。電流センサ１１による検出電流値は、モータ１の駆動電流のフィードバック値として使用される。
【００３４】
このように構成された電動パワーステアリング装置に用いられている本発明に係るモータ１は、モータ１の放熱のために付加的な装置を必要とせず、また大型化を伴わない簡素な構成をしている。従って、図に示すようにコラムハウジング４２の外側にモータ１を取付け、ステアリング軸４０に伝動構成してなるコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置においては、車室内の運転者の足元空間をあまり圧迫することなく、モータ１を高出力化することができる。またラックハウジング２１にモータ１を取付け、ラック軸２０に伝動構成してなるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に本発明に係るモータ１を適用した場合には、エンジンルーム内に大なるスペースを占めることなく、モータ１を高出力化することができる。
【００３５】
更にステアリングホイール４１と舵取機構とを連結するステアリング軸４０に同軸をなして操舵補助用のモータ１を取付け、該モータ１の回転力をステアリング軸４０に、減速機を用いずに直接的に伝動するよう構成されたダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置に本発明に係るモータ１を適用した場合にも、同様に車室内の運転者の足元空間をあまり圧迫することなく、モータ１を高出力化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るモータの構成を略示する縦断面図である。
【図２】図１のII−II線による横断面図である。
【図３】ハウジングとステータとの固定構造の説明図である。
【図４】本発明に係るモータを備える電動パワーステアリング装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  モータ、２  ハウジング、２ｃ  凸部、３  ステータ、３ｂ  ティース部（歯部）、３ｃ  凹部
【図１】
2007259560.tif 000003
【図２】
2007259560.tif 000004
【図３】
2007259560.tif 000005
【図４】
2007259560.tif 000006