JP2007082371A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの振動に伴う耳障りな騒音の発生を防止する。
【解決手段】ステータユニット２０と、ステータユニット２０を収容した有底円筒形状のケース１２と、ステータユニット２０の内側に回転自在に配設されたロータ３０とを備えているブラシレスモータ１０において、ケース１２の底壁１５に複数個の放射状ビード１９を周方向に等間隔に配設し、放射状ビード１９をステータユニット２０の突極部２７、２７間に嵌入する。放射状ビードによって振動が伝わり難くなるので、ステータユニットの振動が底壁に伝わったとしても、振動が増幅したり共鳴したりすることによる音の発生を抑制でき、耳障りな騒音の発生を防止できる。放射状ビードを隣り合う突極部間に嵌入することで、ステータユニットのケースに対する位置決めおよび回り止めを確保できるので、ブラシレスモータの組付精度や機械的強度等を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータに関し、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置に利用して有効なものに関する。

自動車の電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータとしては、有底円筒形状のケース内にステータユニットが収容されてなるステータと、回転軸に複数個の永久磁石（マグネット）が固定されたロータとを備えており、ケースの底壁にはロータの回転軸を支承するベアリングを収納したベアリング保持部と、ステータユニットの一端部を受けた受け部とが同心円状に形成されているものがある。例えば、特許文献１参照。

特開２００４−２３８４０号公報

しかしながら、前記したブラシレスモータにおいては、ステータのケースが有底円筒（太鼓）形状に形成されているために、通電によってステータユニットが振動し、その振動が太鼓の振動板に相当する底壁に伝わると、振動が増幅ないしは共鳴して音が発生するという問題点がある。
例えば、このような電動パワーステアリング装置のブラシレスモータが運転席の近傍に配置された場合には、ケースが発生する音が耳障りな騒音になってしまう。

本発明の目的は、ステータの振動に伴う耳障りな騒音の発生を防止することができるブラシレスモータを提供することにある。

本発明に係るブラシレスモータは、ステータユニットと、前記ステータユニットを収容した有底円筒形状のケースと、前記ステータユニットの内側に回転自在に配設されたロータとを備えているブラシレスモータにおいて、
前記ケースの底壁には振動抑制部が設けられていることを特徴とする。
前記振動抑制部は、前記底壁の中心から径方向に放射状に延在するように設けることが好ましい。
また、前記振動抑制部は、前記ステータユニットにおける隣り合う突極部間に配設することが好ましい。
さらに、前記振動抑制部は、前記突極部を形成するコイルボビンに突き当てることが好ましい。

前記した手段によれば、ケースの底壁に振動抑制部が設けられていることにより、通電によってステータユニットが振動し、その振動がケースの底壁に伝わっても、振動が増幅ないしは共鳴して音が発生するのを防止することができるので、耳障りな騒音の発生を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係るブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用するに好適なものとして構成されている。すなわち、運転者がハンドルを操作すると、その操舵角や車両走行速度等に従って、操舵補助力を供給するものとして構成されている。
本実施の形態において、本発明に係るブラシレスモータは構造的には、図１および図２に示されているように、ステータの内側にロータが回転自在に配置された所謂インナロータ型のブラシレスモータに構成されている。

図１および図２に示されているように、本実施の形態に係るブラシレスモータ１０は、ステータ１１、ロータ３０、ブラケット４０およびレゾルバ５０を備えている。
ステータ１１はケース１２とステータユニット２０とを備えており、ステータユニット２０がケース１２に挿入されている。
ケース１２は円筒形状の側壁１３と、側壁１３の一端の開口部によって構成されたブラケット取付口１４と、側壁１３の他端面を閉塞した底壁１５とを備えており、全体として有底円筒形状に形成されている。
底壁１５における軸線方向の中心部の周囲には、ケース１２の外側から内側へ突出するビード（bead 突起）であって、底壁１５の中心と同心円の環状である環状ビード１６が、塑性（板金）加工（beading ）によって成形されている。
この環状ビード１６により、底壁１５の中心部にはベアリング保持部１７がケース１２の内側から見て円形の穴形状に相対的に形成され、底壁１５の周縁部には受け部１８がケース１２の内側から見て円形の環状溝形状に相対的に形成されている。
底壁１５における受け部１８には振動抑制部としての放射状ビード１９が９本、ケース１２の中心から径方向に放射状に延在するように成形されている。すなわち、放射状ビード１９は受け部１８の平面に対してケース１２の外側から内側へ突出するビードとして塑性加工によって成形されている。
なお、本実施の形態に係る放射状ビード１９は、環状ビード１６と同時に塑性加工（深絞り加工）することにより、成形することができる。

ステータユニット２０は磁性材料製の薄板が積層されて構成されたステータコア２１と、絶縁物（インシュレータ）製のコイルボビン２４に形成されたコイル２６とを備えている。
ステータコア２１はケース１２の内周に圧入される環状部２２を有し、この環状部２２の内周側からは軸線に向かって９本（図２では１本だけが示されている。）のティース部２３が周方向に等間隔に延設されている。
コイルボビン２４はステータコア２１に各ティース部２３をそれぞれ覆うように装着されており、コイルボビン２４の各ティース部２３に巻線２５が巻回されることにより、コイル２６の突極部２７が形成されている。

図１に示されているように、コイルボビン２４はブラシレスモータ１０の軸線方向の一端部が延びてケース１２の受け部１８の内面に突き当てられており、コイル２６における突極部２７は受け部１８内に挿入されて収納されている。
この状態において、図２に示されているように、底壁１５に形成された各放射状ビード１９は隣り合う突極部２７、２７間のそれぞれに嵌入されている。そして、図２に示されているように、両側面の一部には隣り合う突極部２７、２７のコイルボビン２４の鍔部が突き当たった状態になっている。
この放射状ビード１９の隣り合う突極部２７、２７間への嵌入により、コイルボビン２４すなわちステータユニット２０はケース１２に周り止めされた状態になっている。
そして、放射状ビード１９がコイルボビン２４に突き当たるように構成することにより、コイル２６の突極部２７における巻線２５が放射状ビード１９に損傷されたり短絡したりするのを防止することができる。

図１に示されているように、ロータ３０は軸線方向に延びる回転軸３１を備えている。回転軸３１の外周部には９個のマグネット（永久磁石）３２が磁極を周方向に交互に配置させるように固定されている。
なお、便宜上、図示は省略するが、マグネット３２には保護のためのマグネットカバーが装着されている。
回転軸３１の底壁１５側の端部はケース１２のベアリング保持部１７に圧入されたベアリング３３に嵌入されて回転自在に支承されており、回転軸３１の他端部寄りの中間部はブラケット４０に固定されたベアリング３４に回転自在に支承されている。
回転軸３１のブラケット４０側の端部には、ロータ３０の回転位置を検出するレゾルバ５０が固定されている。

図１に示されているように、ブラケット４０は絶縁性を有する樹脂が使用されて略円盤形状に一体成形されており、ブラケット４０はケース１２のブラケット取付口１４に被せ付けられて締結されている。
ブラケット４０の中央には支持孔４１が軸線方向に貫通するように形成されており、支持孔４１の内周にはロータ３０の回転軸３１の中間部を支承するベアリング３４が圧入されている。
ブラケット４０にはターミナル４２が配線されており、ターミナル４２にはコイル２６の巻線２５が電気的に接続されている。

図１に示されているように、レゾルバ５０は互いに対向するレゾルバロータ５１とレゾルバステータ５２とを備えており、レゾルバロータ５１はロータ３０の回転軸３１に固定され、レゾルバステータ５２はブラケット４０に固定されている。
レゾルバ５０はレゾルバロータ５１すなわちロータ３０の回転位置をレゾルバステータ５２によって検出してブラシレスモータ１０のコントローラ（図示せず）に送信するように構成されており、コントローラはこの信号に基づいてステータユニット２０の回転磁界を形成するように構成されている。

次に、作用を説明する。
ブラシレスモータ１０に通電されると、ブラシレスモータ１０のコントローラがレゾルバステータ５２からの位置検出信号に基づいて形成したステータユニット２０の回転磁界により、マグネット３２を備えたロータ３０が回転する。

ステータユニット２０はモータの駆動により振動する。例えば、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相のブラシレスモータの場合は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の順番に切り換えて通電されることにより、磁気的な力が作用する位置が随時変化するために、振動が発生する。
このステータユニット２０の振動が太鼓形状のケース１２における太鼓の振動板に相当する底壁１５に伝わると、振動が増幅ないしは共鳴して音が発生する。
しかし、本実施の形態においては、底壁１５における受け部１８に複数本の放射状ビード１９が形成されていることにより、底壁１５に振動が伝わり難くなり、ステータユニット２０の振動が底壁１５に伝わったとしても、振動が増幅したり共鳴したりすることによる音が発生することは抑制される。

ところで、本実施の形態に係るブラシレスモータ１０においては、ケース１２を磁路として使用しないために、ケース１２の板厚は薄く成形されている。
このようにケース１２が薄くなっていると、ロータ３０の回転時にベアリング３３が発生する振動が、ベアリング３３およびベアリング保持部１７を介して底壁１５に伝達されるために、共鳴による音が発生することがある。
しかし、本実施の形態においては、底壁１５における受け部１８に複数本の放射状ビード１９が形成されていることにより、底壁１５において振動が伝わり難くなり、ロータ３０やベアリング３３の振動が底壁１５に伝わったとしても、共鳴によって音が発生することは抑制される。つまり、本実施の形態によれば、ケース１２の肉厚を薄くしながらも、共鳴による音の発生を抑制することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ケースの底壁にビードを放射状に設けることにより、底壁で円周状に広がる振動が伝わり難くなるので、ステータユニットやロータおよびベアリングの振動が底壁に伝わったとしても、振動が増幅したり共鳴したりすることによる音の発生を抑制することができる。

2) 音の発生を抑制することにより、耳障りな騒音の発生を防止することができるので、電動パワーステアリング装置のブラシレスモータを自動車の運転席の近傍に配置することができる。

3) 音の発生を抑制することにより、ブラシレスモータにおいて磁路として使用しないケースの肉厚を薄く成形することができるので、ブラシレスモータひいては電動パワーステアリング装置の重量を低減することができ、自動車の燃費を向上させることができる。

4) 底壁に形成された各放射状ビードをステータユニットにおける隣り合う突極部のコイルボビン間のそれぞれに嵌入することにより、ステータユニットのケースに対する位置決めおよび回り止めを確保することができるので、ブラシレスモータの組付精度や機械的強度等を向上させることができる。
また、各放射状ビードはコイルボビン間のデッドスペースに配置されるので、モータの軸長を延長させないで済む。

図３および図４は本実施の形態の音抑制効果を示すグラフであり、図３は本実施の形態の場合を示しており、図４は比較例の場合を示している。
図３および図４において、横軸にはブラシレスモータの回転数（ｒｐｍ）が、左側の縦軸には発生した音の周波数（Ｈｚ）が、右側の縦軸には音の大きさ（ｄＢ）がそれぞれ取られている。
なお、比較例は底壁の受け部に放射状ビードが形成されていないブラシレスモータであり、実験の条件は本実施の形態の場合と比較例の場合とで同一である。
図３と図４との比較から明らかな通り、本実施の形態の場合においては、３．５Ｈｚ周波数帯域の音が解消されている。
また、図４に示されているように、比較例の場合は回転数が１２０ｒｐｍ以上になると、音の大きさは一定になる。
しかし、図３に示されているように、本実施の形態の場合は回転数が１２０ｒｐｍ以上では音は解消している。

図５は本発明の第二の実施の形態であるブラシレスモータを示しており、（ａ）は底壁付近の一部切断正面図、（ｂ）は一部切断側面図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、短い長円形（小判形）の放射状ビード１９Ａが底壁１５内の側壁１３に干渉しない範囲において成形されている点、である。
本実施の形態によれば、環状ビード１６の塑性加工後に、放射状ビード１９Ａを板金加工（beading ）によって成形することができる。

図６は本発明の第三の実施の形態であるブラシレスモータを示しており、（ａ）は底壁付近の一部切断正面図、（ｂ）は一部切断側面図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、短い長円形（小判形）の放射状ビード１９Ａが底壁１５内の側壁１３に干渉しない範囲において成形されているとともに、浅い環状溝形状の精度維持環状ビード２８が各放射状ビード１９Ａの中央部を連絡するように同心円に成形されている点、である。
本実施の形態に係る精度維持環状ビード２８は、放射状ビード１９Ａを成形する際に、底壁１５の中心にあるベアリング保持部１７の寸法精度を損なわない役目を果たす。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、振動抑制部は側壁まで至る放射状ビードも短い長円形の放射状ビードによって構成するに限らず、周方向に等間隔に配置された複数個の円形や角形のビードによって構成してもよい。

振動抑制部は９個設けるに限らず、１〜８または１０個以上設けてもよい。
但し、振動抑制部の個数は、ステータユニットの突極部の個数に対応させて、各振動抑制部を隣り合う突極部のコイルボビン間に配置することが望ましい。

本発明の一実施の形態であるブラシレスモータを示す正面断面図である。 その一部切断側面図である。 音抑制効果を示すグラフであり、本実施の形態の場合を示している。 音抑制効果を示すグラフであり、比較例の場合を示している。 本発明の第二の実施の形態であるブラシレスモータを示しており、（ａ）は底壁付近の一部切断正面図、（ｂ）は一部切断側面図である。 本発明の第三の実施の形態であるブラシレスモータを示しており、（ａ）は底壁付近の一部切断正面図、（ｂ）は一部切断側面図である。

符号の説明

１０…ブラシレスモータ、１１…ステータ、１２…ケース、１３…側壁、１４…ブラケット取付口、１５…底壁、１６…環状ビード、１７…ベアリング保持部、１８…受け部、１９…放射状ビード（振動抑制部）、２０…ステータユニット、２１…ステータコア、２２…環状部、２３…ティース部、２４…コイルボビン、２５…巻線、２６…コイル、２７…突極部、３０…ロータ、３１…回転軸、３２…マグネット（永久磁石）、３３、３４…ベアリング、４０…ブラケット、４１…支持孔、４２…ターミナル、５０…レゾルバ、５１…レゾルバロータ、５２…レゾルバステータ、１９Ａ…短い長円形の放射状ビード、２８…精度維持環状ビード。

Claims (4)

1. ステータユニットと、前記ステータユニットを収容した有底円筒形状のケースと、前記ステータユニットの内側に回転自在に配設されたロータとを備えているブラシレスモータにおいて、
   前記ケースの底壁には振動抑制部が設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記振動抑制部は、前記底壁の中心から径方向に放射状に延在するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記振動抑制部は、前記ステータユニットにおける隣り合う突極部間に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記振動抑制部は、前記突極部を形成するコイルボビンに突き当てられることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。

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