(57)【要約】【課題】ロータと回転検出手段との配置を工夫することにより、小型化の要求に応えつつ、部品点数を少なくすることができるモータを提供する。【解決手段】ハウジング２に回転自在に支持された円筒形のロータ４と、ロータ４の内側に配設され、ロータ４の回転位置を検出する回転検出手段９とを備えるモータ１において、回転検出手段９は、ハウジング２に一部が固定され、ロータ４の内側に延びる延設部を有し、該延設部にコイル９ｃが設けられたコア９ａと、ロータ４の内面に固定され、コア９ａとの対向部に周方向に凹凸を並設してなる凹凸面９ｅを有する環状の磁性体９ｄとを備えている。このようにロータ４の内面に固定された磁性体９ｄを、ロータ４の回転位置を検出する検出対象物としているから、モータ１の小型化を可能としつつ、部品点数を少なくし、構造を簡素化することができる。【選択図】図１
2007259561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に支持された円筒形のロータと、該ロータの内側に配設され、該ロータの回転位置を検出する回転検出手段とを備えるモータにおいて、前記回転検出手段は、前記ハウジングに一部が固定され、前記ロータの内側に延びる延設部を有し、該延設部にコイルが設けられたコアと、前記ロータの内面に固定され、前記コアとの対向部に周方向に凹凸を並設してなる凹凸面を有する環状の磁性体とを備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記凹凸面は、波形面であることを特徴とする請求項１記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータと回転検出手段との配置を工夫することにより小型化を図ったモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール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ものであり、モータの取付け位置によりコラムアシストタイプ、ラックアシストタイプ等の形式に分類される。コラムアシストタイプは、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おり、車室内の運転者の足元空間を十分に確保するために、可及的にモータを小型化したいという要望がある。また、ラックアシストタイプは、エンジンルーム内にあるラックハウジングにモータが取付けられており、エンジンルーム内の限られた空間への配置であるため、同様に可及的にモータを小型化したいという要望がある。
【０００３】
操舵補助用のモータとしては、ブラシレスモータが広く用いられている。ブラシレスモータにおいては、該モータの駆動制御のためにロータの回転位置を検出する回転検出手段が必要であり、この回転検出手段は一般的にロータの一側に配設されているため、モータが軸長方向に長くなり、大きな配置スペースを必要としていた。そこでモータの小型化を図るため、ロータと回転検出手段との配置を工夫した提案が従来からなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１においては、回転検出手段として、主としてレゾルバが用いられている。レゾルバは、磁性体の回転子と巻線が施された固定子が同軸上にて相対回転するとき、固定子巻線のインダクタンスが回転角度に応じて変化することを利用して回転位置を検出する公知の構成を有している。特許文献１においては、モータの回転軸に固着された回転体の外周に回転子コアを取付け、モータのハウジングに固定されて前記回転体の外側を囲繞する固定筒の内周に固定子コアを取付け、これらの回転体及び固定筒をロータの内側又は外側に重なり合うように配置してレゾルバを構成することにより、ロータの一側に必要となるレゾルバの配置スペースを削減して、モータの小型化を達成している。
【特許文献１】実開平５−２３７７５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、この構成においては、ロータと別体に構成されたレゾルバをロータの径方向に単に重なり合うように配置しているにすぎず、回転子コア及び固定子コアと、これらを取付けるための回転体及び固定筒とが必要であり、部品点数が多く、構成が複雑であるという問題がある。
【０００６】
また特許文献１には、光学センサ、磁気センサ等、他の回転検出手段を用いた構成も記載されている。これらにおいても、モータの回転軸にロータと一体回転する回転体を設け、この回転体に設けた検出対象物を夫々の検出手段により検出する構成となっており、レゾルバにおけると同様、部品点数が多く、構成が複雑であ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、ロータと回転検出手段との配置を工夫し、回転検出手段の回転体をロータが兼ねることにより、小型化の要求に応えつつ、部品点数の削減及び構成の簡素化を図り得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、ハウジングに回転自在に支持された円筒形のロータと、該ロータの内側に配設され、該ロータの回転位置を検出する回転検出手段とを備えるモータにおいて、前記回転検出手段は、前記ハウジングに一部が固定され、前記ロータの内側に延びる延設部を有し、該延設部にコイルが設けられたコアと、前記ロータの内面に固定され、前記コアとの対向部に周方向に凹凸を並設してなる凹凸面を有する環状の磁性体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るモータは、第１発明における凹凸面が、波形面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、凹凸面を有する環状の磁性体をロータの内面に固定し、ロータの内側に延設されたコアに設けられたコイルのインダクタンスが凹凸面との対向位置に応じて変化することを利用して、ロータの回転位置を検出しており、ロータに固定された磁性体を検出対象物としているから、モータの小型化を可能としつつ、部品点数を少なくし、構造を簡素化することができる。
【００１１】
第２発明によれば、凹凸面が波形面であることから、回転検出手段は、ロータの回転に応じて漸次変化する出力を出力値として得ることとなり、精度良くロータの回転位置を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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、本発明の実施の形態１に係るモータの構成を略示する縦断面図であり、図２は、実施の形態１のモータに備えられた回転検出手段に使用されている磁性体の斜視図である。図１に示すように、モータ１は、円筒形をなすハウジング２の内周面に嵌合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。
【００１３】
ステータ３の内周には、複数のコアが互いに向かい合うように周方向に等配されており、夫々のコアにはコイルが設けられており、コイルに電流を流して磁極が形成される。
【００１４】
ロータ４は、回転軸５に圧入固定された円板部４ａと、この円板部４ａの外周縁に同軸をなして連設された円筒部４ｂとを備えている。ロータ４の円筒部４ｂの外面には、極性が周方向に交互になるように複数の永久磁石６，６…が等配をなして固設されている。ハウジング２は、軸長方向の両側に端壁を有しており、これらの端壁の夫々に開口部が設けられており、ベアリング７，８が端壁の開口部に夫々内嵌されている。そしてベアリング７，８は、図示のように、ロータ４の両側の位置にて回転軸５を支持し、ロータ４は、ステータ３と軸長方向に両端位置を揃え、径方向にわずかなエアギャップを隔てて対向させてある。
【００１５】
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つのコイルに電流を流して夫々磁極を形成し、これら２つの磁極が一組で界磁を生成し、これら各組のコイルに流す電流を順次切り替えることにより生成される界磁を一方向に回転させ、この回転する界磁から永久磁石６，６…が回転力を受け、ロータ４が回転する構造になっている。
【００１６】
このように動作する本発明に係るモータ１は、ロータ４の永久磁石６，６…の位置にあわせて、ステータ３のコイルに流す電流をタイミング良く切り替えるために、ロータ４の回転位置を検出する回転検出手段９を備えている。この回転検出手段９は、コア９ａと、磁性体９ｄとを備えている。
【００１７】
コア９ａは、円筒部と、この円筒部の一端面に周方向に等配をなして突設された複数の突設部９ｂとを備えている。コア９ａの突設部９ｂには夫々コイル９ｃが設けられている。このようなコア９ａは、突設部９ｂの側をロータ４の内側に挿入し、突設部９ｂの端面が夫々ロータ４の内面と適宜の距離を隔てて対向するように位置決めして、円筒部の他端面にてハウジング２の内面に固定されている。
【００１８】
磁性体９ｄは、コア９ａと略同径の環状の部材であり、図２に示すように、一側の端面には周方向に凹凸を並設してなる凹凸面９ｅが形成されている。この凹凸面９ｅの輪郭形状は波形であり、これら複数の凹部及び凸部の形状は、夫々同一になるよう形成されている。このような磁性体９ｄは、凹凸面９ｅの凸部がコア９ａの突設部９ｂと僅かなエアギャップを隔てて対向するように位置決めして、他側の平面にてロータ４の円板部４ａの内面に固定されている。
【００１９】
このように構成された回転検出手段９においては、ロータ４が回転すると、この回転に伴って磁性体９ｄも回転する。磁性体９ｄは、波形の輪郭形状を有する凹凸面９ｅを有しているため、磁性体９ｄと突設部９ｂとの距離は、ロータ４の回転に応じて周期的に漸次変化する。この状態において、突設部９ｂのコイル９ｃに電流を流すことにより、前述の如く生じる磁性体９ｄと突設部９ｂとの距離の変化に応じてコイル９ｃの出力電圧は周期的に漸次変化することとなる。得られる出力電圧は、公知のレゾルバと同様に、９０度位相のずれた２相の交流電圧であり、この出力電圧によりロータ４の回転位置を求めることができる。
【００２０】
このように図１に示すモータ１においては、回転検出手段９は、ハウジング２の内面に固定され、コイル９ｃが設けられたコア９ａと、コア９ａと対向するようにロータ４の円板部４ａの内面に固定された磁性体９ｄとを備えており、回転検出手段９の回転体をロータ４が兼ねているため、部品点数を少なくし、構造を簡素化することができる。またロータ４の一側に回転検出手段９の配設スペースを確保する必要がなく、モータ１を小型化することができる。
【００２１】
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３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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にはモータ電流センサ１１が設けてあり、モータ電流センサ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、このモータ電流値と駆動電流値との偏差を算出し、この偏差に基づいて操舵補助用のモータ１に供給する駆動電流を修正するフィードバック制御を行う。
【００２７】
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、軸長方向の長さを短縮し、小型化されている。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、コラムハウジング４２の外側へのモータ１の突出長さを短縮することができ、車室内の運転者の足元空間を十分に確保することができる。
【００２８】
一方、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おいては、モータ１が小型化されることにより、エンジンルームのスペースの確保につながり、例えば自動車衝突時の衝撃エネルギを吸収するためのクラッシャブルゾーンの確保や、中大型車向けにモータ１を大出力化した場合における設置スペースの確保がしやすくなる。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態２に係るモータの構成を略示する縦断面図であり、図５は、実施の形態２のモータに備えられた回転検出手段に使用されている磁性体の斜視図である。
【００３０】
この実施の形態２において、回転検出手段９のコア９ａは、円筒部と、この円筒部の一端面に直交する方向に等配をなして外向きに突設された複数の突設部９ｂとを備えている。コア９ａの突設部９ｂには夫々コイル９ｃが設けられている。このようなコア９ａは、突設部９ｂの側をロータ４の内側に挿入し、突設部９ｂの端面が夫々ロータ４の内周面と適宜の距離を隔てて対向するように位置決めして、円筒部の他端面にてハウジング２の内面に固定されている。
【００３１】
磁性体９ｄは、ロータ４の円筒部４ｂの内径と略同径の外径を有する環状の部材であり、図５に示すように、内周面には周方向に凹凸を並設してなる凹凸面９ｅが形成されている。この凹凸面９ｅは波形の輪郭形状を有する波形面であり、これら複数の凹部及び凸部の形状は、夫々同一になるよう形成されている。このような磁性体９ｄは、凹凸面９ｅの凸部がコア９ａの突設部９ｂと僅かなエアギャップを隔てて対向するように位置決めして、外周面にてロータ４の円筒部４ｂの内周面に内嵌固定されている。
【００３２】
このように図４に示すモータ１においては、回転検出手段９は、ハウジング２の内面に固定され、コイル９ｃが設けられたコア９ａと、コア９ａと対向するようにロータ４の円筒部４ｂの内周面に固定された磁性体９ｄとを備えているため、実施の形態１よりも磁性体９ｄの径を大きく取ることができ、より精度良くロータ４の回転位置を検出することができる。
【００３３】
その他の構成は図１に示す実施の形態１と同様であるため、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して、その構成及び動作の詳細な説明を省略する。
【００３４】
なお、上述した実施の形態におけるモータ１は、回転検出手段９のコア９ａと磁性体９ｄとを回転軸５の軸長方向、径方向のどちらか一方向にて対向させるよう構成されているが、両者を組み合わせてもよいことは言うまでもない。また、上述した磁性体９ｄは、波形の輪郭形状を有する凹凸面９ｅを有するとしたが、凹凸面９ｅの輪郭形状は、矩形、鋸歯形等の波形以外の形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータの構成を略示する縦断面図である。
【図２】実施の形態１のモータに備えられた回転検出手段に使用されている磁性体の斜視図である。
【図３】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。
【図４】本発明の実施の形態２に係るモータの構成を略示する縦断面図である。
【図５】実施の形態２のモータに備えられた回転検出手段に使用されている磁性体の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  モータ、２  ハウジング、３  ステータ、４  ロータ、５  回転軸、６  永久磁石、７，８  ベアリング、９  回転検出手段、９ａ  コア、９ｃ  コイル、９ｄ  磁性体、９ｅ  凹凸面
【図１】
2007259561.tif 000003
【図２】
2007259561.tif 000004
【図３】
2007259561.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007259561.tif 000007