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発明の名称 モータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−195344(P2007−195344A)
公開日 平成19年8月2日(2007.8.2)
出願番号 特願2006−11610(P2006−11610)
出願日 平成18年1月19日(2006.1.19)
代理人 【識別番号】100078868
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
発明者 辻 泰明
要約 課題
本発明は、ベアリングの配置を工夫し、軸長方向の長さを短縮することにより小型化を図ったモータを提供する。

解決手段
ハウジング9の内周壁に固定されたステータ2と、ハウジング9にベアリング5,6を介して回転自在に支持された回転軸7と、回転軸7に固定されたロータ4とを備えているモータ1において、ロータ4は、回転軸7と同軸をなす円板部4bと、この円板部4bの周縁から回転軸7に対し平行に延びる円筒部4aとを備え、ロータ4の形状は円板部4bによって一方の端が閉鎖された円筒形をなしている。ベアリング5及び回転検出手段8の一部をロータ4の円筒部4aの内側に配設することにより、モータ1の軸長方向の長さを短縮することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
ハウジング内に配設されたステータと、前記ハウジングにベアリングを介して回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に固定され、外周に軸長方向全長にわたり磁石が固設されているロータとを備えるモータにおいて、前記ベアリングの一部又は全部が前記ロータの軸長方向の端部より内側に配設されていることを特徴とするモータ。
【請求項2】
前記ロータは、前記回転軸と同軸をなす円板部と、該円板部の周縁から前記回転軸に対し平行に延びる円筒部とを備え、前記ベアリングは、前記円筒部の内側に配設されている請求項1記載のモータ。
【請求項3】
前記ロータの軸長方向の端部より内側に一部又は全部が配設されており、前記ロータの回転位置を検出する回転検出手段を備える請求項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、ベアリングの配置を工夫し、軸長方向の長さを短縮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】
近年、自動車用のパワーステアリング装置として、電動パワーステアリング装置が普及している。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、該モータの回転を適宜の減速手段により減速して操舵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】
モータの小型化を図るため、モータとその回転検出手段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)。より詳しくは、回転検出手段を設けるための回転部材を、回転軸の径方向にロータの一部と重なり合うように、ロータの回転軸に取付け、この回転部材に回転検出手段の一部を設ける構成としている。これにより、回転検出手段の設置スペース分の長さを短縮することができ、モータの軸長方向の長さを短縮することが可能となる。
【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】
【0004】
ところが、特許文献1に記載されたモータは、回転検出手段の設置スペース分の長さを短縮するものにすぎず、より一層、モータの軸長方向の長さを短縮することが望まれる。
【0005】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ロータの回転軸を支持するベアリングの配置を工夫することにより軸長方向の長さを短縮し、小型化の要求に応え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】
【0006】
第1発明に係るモータは、ハウジング内に配設されたステータと、前記ハウジングにベアリングを介して回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に固定され、外周に軸長方向全長にわたり磁石が固設されているロータとを備えるモータにおいて、前記ベアリングの一部又は全部が前記ロータの軸長方向の端部より内側に配設されていることを特徴とする。
【0007】
第2発明に係るモータは、前記ロータは、前記回転軸と同軸をなす円板部と、該円板部の周縁から前記回転軸に対し平行に延びる円筒部とを備え、前記ベアリングは、前記円筒部の内側に配設されていることを特徴とする。
【0008】
第3発明に係るモータは、前記ロータの軸長方向の端部より内側に一部又は全部が配設されており、前記ロータの回転位置を検出する回転検出手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
第1発明によれば、ベアリングの一部又は全部をロータの内側に配置していることから、軸長方向の長さを短縮することによりモータを小型化することができる。
【0010】
第2発明によれば、ロータは円板部と円筒部で構成されていることから、円筒部の内側空間を利用してベアリングの配設位置を確保でき、簡素な構造により、軸長方向の長さを短縮することによりモータを小型化することができる。
【0011】
第3発明によれば、ベアリングに加えて、回転検出手段の一部又は全部をロータの内側に配置していることから、軸長方向の長さをさらに短縮することにより、モータを小型化することができる。
【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。
実施の形態1
図1は本発明に係るモータの実施の形態1の構成を略示する断面図である。図1に示すように、モータ1は、ハウジング9内に配設されたステータ2と、ハウジング9にベアリング5,6を介して回転自在に支持された回転軸7と、回転軸7に固定されたロータ4とを備える。
【0013】
ハウジング9は、軸長方向の両側に端壁を有する円筒形の部材であり、ステータ2は、ハウジング9の内周壁に嵌合固定されている。ステータ2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巻回され、磁極が形成されている。ハウジング9は、両方の端壁の夫々に開口部を有しており、ベアリング5,6は端壁の開口部に夫々内嵌されている。
【0014】
ロータ4は、回転軸7に、これと同軸をなして圧入により外嵌固定された円板部4bと、この円板部4bの周縁から回転軸7に対し平行に延びる円筒部4aとを備えており、ロータ4の形状は円板部4bによって一方の端が閉鎖された円筒形をなしている。ロータ4の円筒部4aの外周には、極性が周方向に交互になるよう永久磁石3がロータ4の軸長方向の全長にわたり固設されている。
【0015】
このように回転軸7に固定されたロータ4は、図示のように、ロータ4の両側に位置するベアリング5,6により回転軸7を支持し、ステータ2と軸長方向に両端位置を揃え、狭い間隔で対向するようにハウジング9の内部に配設されている。ハウジング9は、一方の端壁にロータ4の円筒部4aの内側へ突出する突出部9aを有している。一方のベアリング5は、ハウジング9の端壁の突出部9aに内嵌され、ロータ4の円筒部4aの軸長方向の端部より内側の位置にて回転軸7の一側を支持する。他方のベアリング6は、ハウジング9の他方の端壁に内嵌され、回転軸7の他側を支持する。
【0016】
このように構成されたモータ1は、ステータ2の向かい合う2つのコイルが一組で界磁を生成し、この各コイルに流す電流を順次切り替えることで界磁を回転方向に移動させ(回転磁界という)、この回転磁界から永久磁石3が回転力を受け、ロータ4が回転する構造になっている。永久磁石3が固設されているロータ4の軸長方向の長さは、所要の動力を得るのに必要な長さであるが、この長さを必要最小限に抑えることにより、モータ1の軸長方向の長さを短縮している。
【0017】
また、モータ1の制御のためにロータ4の回転位置を検出する回転検出手段8が、ベアリング5の一側に並設されている。図示の回転検出手段8は、夫々巻線が施されたレゾルバステータ8aとレゾルバロータ8bとを備え、これら巻線間の電磁結合率が回転角度により変化するのを利用して回転位置を検出する公知のレゾルバである。レゾルバステータ8aはハウジング9の突出部9aに、レゾルバロータ8bは回転軸7に夫々固定されており、これらの回転検出手段8の約半分がロータ4の円筒部4aの軸長方向の端部より内側に配設されている。尚、回転検出手段8は、レゾルバに限らず、磁気式エンコーダ及び光学式エンコーダ等の検出手段を用いてもよい。
【0018】
このように図1に示すモータ1においては、ベアリング5をロータ4の円筒部4aの内側に配設しているから、モータ1の軸長方向の長さをベアリング5の設置スペースに相当する分だけ短縮することができる。尚、ベアリング5の一部をロータ4の円筒部4aの内側に配設してもよい。更に図1に示すモータ1においては、回転検出手段8の約半分をロータ4の円筒部4aの内側に配設しているから、より一層、モータ1の軸長方向の長さを短縮することができる。尚、例えば、回転検出手段8を軸長方向に小型化することにより、回転検出手段8の全部をロータ4の円筒部4aの内側に配設する方がより好ましい。
【0019】
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2は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構成の例を示す模式図である。尚、図示の電動パワーステアリング装置はコラムアシストタイプである。
【0020】
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操舵機構を備えている。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を介して操舵輪としての左右の前輪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を介して操舵部材としてのステアリングホイール41に連結されている。
【0021】
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操舵がなされる。
【0022】
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。
【0023】
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ごとく行われる操舵が補助される。
【0024】
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。モータ1は、前述のように配置された回転検出手段8を備えており、この回転検出手段8が出力したロータ4の回転位置は、ロータ位置信号としてアシスト制御部60及びモータ駆動回路に与えられ、この位置信号に応じてモータ1のステータ2のコイルへ流す電流を順次切り替える制御に用いられる。
【0025】
尚、モータ1は、図示の位置に限らず、操舵トルクの検出がなされるトルクセンサ50よりも下位置であれば、ステアリング軸40、ピニオン軸30又はラック軸20に伝動構成して適宜の位置に取付けることができる。
【0026】
このように構成された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、図に示すコラムアシストタイプであれば、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確保することができる。また、ラックハウジング21にモータ1を取付け、前述のようにラック軸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。
【0027】
実施の形態2
図3は本発明に係るモータの実施の形態2の構成を略示する断面図である。
この実施の形態2にあっては、ロータ4は、回転軸7に、これと同軸をなして圧入により外嵌固定された円板部4bと、この円板部4bの周縁から軸長方向の両側に回転軸7に対し平行に延びる円筒部4aとを備えており、ロータ4の形状は円板部4bによって中途が閉鎖された円筒形をなしている。ロータ4の円筒部4aの外周には、極性が周方向に交互になるよう永久磁石3がロータ4の軸長方向の全長にわたり固設されている。
【0028】
このように回転軸7に固定されたロータ4は、図示のように、ロータ4の両側に位置するベアリング5,6により回転軸7を支持し、ステータ2と軸長方向に両端位置を揃え、狭い間隔で対向するようにハウジング9の内部に配設されている。ハウジング9は、図に示すように、両方の端壁の夫々にロータ4の円筒部4aの内側へ突出する突出部9a,9aを有している。ベアリング5,6は、ハウジング9の突出部9a,9aに内嵌され、円筒部4aの両端よりも内側の夫々の位置にて回転軸7を支持する。
【0029】
また、モータ1の制御のためにロータ4の回転位置を検出する回転検出手段8が、ベアリング5の一側に並設されている。レゾルバステータ8aはハウジング10に、レゾルバロータ8bは回転軸7に夫々固定されている。
【0030】
このように図3に示すモータ1においては、ベアリング5,6をロータ4の円筒部4aの内側に配設しているから、モータ1の軸長方向の長さをベアリング5,6の設置スペースに相当する分だけ短縮することができる。
【0031】
その他の構成及び作用は図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。
尚、実施の形態2では、ベアリング5,6の全部をロータ4の円筒部4aの内側に配設しているとしたが、ベアリング5,6の一部をロータ4の円筒部4aの内側に配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明に係るモータの実施の形態1の構成を略示する断面図である。
【図2】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構成の例を示す模式図である。
【図3】本発明に係るモータの実施の形態2の構成を略示する断面図である。
【符号の説明】
【0033】
1 モータ、2 ステータ、3 永久磁石(磁石)、4 ロータ、4a 円筒部、4b 円板部、5,6 ベアリング、7 回転軸、8 回転検出手段、9 ハウジング




 

 


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