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1. (WO2019004004) ELECTRONIC DEVICE
Document

明 細 書

発明の名称 電子機器

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 電子機器

技術分野

[0001]
 本発明は、ネジ止めされた回路基板を備えた電子機器に関する。

背景技術

[0002]
 例えば、電動モータと、電動モータを駆動する制御回路を搭載した回路基板と、電動モータと回路基板とを収容するケーシングとを備えた電子機器が知られている。例えば特許文献1には、ロータ、ステータ及びモータ駆動制御装置が下ケースに取り付けられたモータユニットであって、上記モータ駆動制御装置が、基板と、複数の固定ボルトによって基板に取り付けられたヒートシンクとを含む構成が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2016-33986号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 例えば車載用途の電子機器においては、温度変化や振動を常時受ける環境下に曝されるため、電子機器を構成するネジの緩みが発生しやすい。例えば、基板をヒートシンクに固定するネジが緩んで基板から脱落すると、当該脱落したネジを原因として当該機器の故障や不具合が生じるおそれがある。
[0005]
 以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ネジの脱落による不具合の発生を防止することができる電子機器を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006]
 上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、ケーシングと、蓋部と、回路基板と、ネジ部材と、対向部材とを具備する。
 上記ケーシングは、開口部を有する。
 上記蓋部は、ネジ孔を有し上記ケーシングと対向する第1の面と、上記第1の面とは反対の第2の面とを有し、上記開口部に取り付けられる。
 上記回路基板は、上記第1の面に配置される。
 上記ネジ部材は、上記回路基板に係合する頭部と、上記ネジ孔に螺合するネジ溝を有し上記回路基板を貫通する軸部とを含み、上記回路基板を上記蓋部に固定する。
 上記対向部材は、上記ケーシングの内部に配置され、上記軸部の長さよりも小さい距離をおいて上記頭部と対向する。
[0007]
 上記電子機器においては、例えばネジ部材の頭部が軸部よりも鉛直方向下方側に配置される場合、ネジ部材が緩んで下方へ脱落しようとしても、ネジ部材の軸部がネジ孔から離脱する前にネジ部材の頭部が対向部材に接触するため、ネジ部材の基板及び蓋部からの脱落が防止される。これにより、ネジ部材の脱落による機器の不具合を防止することができる。
[0008]
 上記軸部は、上記ネジ溝の形成領域である第1の軸部分と、上記第1の軸部分よりも上記第2の面に向かって突出する第2の軸部分とを有してもよい。この場合、上記対向部材は、上記第1の軸部分の長さよりも大きい距離をおいて上記頭部と対向する。
 あるいは、上記頭部は、上記軸部の長さよりも大きい高さを有してもよい。
[0009]
 上記蓋部は、外部接続端子をさらに有してもよい。上記外部接続端子は、上記第2の面に配置され、上記回路基板と電気的に接続される。
[0010]
 上記蓋部は、金属製のブロック体で構成されてもよく、例えば、ヒートシンクとして構成されてもよい。
[0011]
 上記対向部材は、ベアリングを保持する保持部材であってもよい。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 本発明の一実施形態に係る電子機器を示す分解斜視図である。
[図2] 上記電子機器の要部の断面斜視図である。
[図3] 上記電子機器における保持部材の全体斜視図である。
[図4] 上記電子機器の要部の断面図である。
[図5] 上記電子機器の作用を説明する要部の断面図である。
[図6] 本発明の他の実施形態に係る電子機器の要部の断面図である。

発明を実施するための形態

[0013]
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
[0014]
<第1の実施形態>
 図1は、本発明の一実施形態に係る電子機器としての回転電機100を示す分解斜視図であり、図2は回転電機100の要部の断面斜視図である。
[0015]
 本実施形態の回転電機100は、車両の電動ステアリング装置(図示略)に用いられ、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するモータユニットとして構成される。
[0016]
 回転電機100は、ケーシング10と、ケースカバー20と、ステータ30と、ロータ40と、バスバーユニット50と、保持部材60とを有する。ステータ30、ロータ40、バスバーユニット50及び保持部材60は、回転電機100のモータユニットを構成する。
[0017]
(ケーシング)
 ケーシング10は、開口部11と、開口部11に対向する底部12とを有する概略円筒形状に形成される。ケーシング10は、アルミニウム等の金属材料で構成され、ステータ30、ロータ40、バスバーユニット50、保持部材60等を収容する。
[0018]
(ケースカバー)
 ケースカバー20は、シールリングを介してケーシング10の開口部11に組み付けられることで、ケーシング10の内部を密閉する蓋部を構成する。ケースカバー20の周縁部には、図1に示すように、ネジ挿通孔を有する複数のブラケット23が設けられており、これらブラケット23を介してケーシング10の開口部11の周縁部に設けられた複数の固定ブラケット14にネジ固定される。
[0019]
 ケースカバー20には、ケーシング10の内部を外気と連通させることが可能な呼吸孔が設けられてもよい。ケースカバー20は、外部電源(図示略)と電気的に接続される接続部21(外部接続端子)が設けられる外面202(第2の面)と、ケーシング10の内部と対向し、バスバーユニット50に電気的に接続される回路基板22が設けられる内面201(第1の面)とを有する(図2参照)。
[0020]
 回路基板22は、電動ステアリング装置のECU(Electronic Control Unit)を構成する各種電子部品(図示略)を含む。当該電子部品としては、CPU,メモリ等のほか、バスバーユニット50と電気的に接続されるコネクタ部品を含む。バスバーユニット50は、接続端子21を介して上記外部電源と電気的に接続され、これによりケースカバー20によるケーシング10の密閉性が高められる。
[0021]
 回路基板22は、単数又は複数のネジ部材80を介してケースカバー20に固定される。ネジ部材80は、回路基板22の表面(図2において下面)に係合(当接)する頭部81と、回路基板22を貫通する軸部82とを有する。軸部82は、ケースカバー20の内面に設けられたネジ孔203に螺合するネジ溝を有する。ネジ部材80は、後述するように、軸部82の長さよりも小さい距離をおいて頭部81と保持部材60とが対向するようにケーシング10の内部に配置される。
[0022]
 ケースカバー20は、典型的には金属材料製のブロック体で構成され、回路基板22の放熱用のヒートシンクとして機能する。ケースカバー20を構成する金属材料は、ケーシング10と同種の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
[0023]
(ステータ)
 ステータ30は、ケーシング10の内側に配置されたステータコア31と、ステータコア31に巻装されたステータコイル32とを含む。ステータコア31は、磁性材からなり、例えば複数の磁性鋼板の積層体で構成される。ステータコア31は、ケーシング10の内周に嵌合されることによりケーシング10に固定される。ステータコイル32は、U相、V相及びW相の電磁コイルを含み、それらの端部がバスバーユニット50に電気的に接続される。
[0024]
(ロータ)
 ロータ40は、駆動軸41と、駆動軸41に取り付けられるロータコア42とを有する。駆動軸41は、ケーシング10の軸心に沿って配置され、ロータコア42の中央に形成された貫通孔に圧入される。駆動軸41は、ベアリングB1(第1のベアリング)及びベアリングB2(第2のベアリング)を介してケーシング10に回転自在に支持される。ロータコア42は、周方向に配列された複数の磁極を有する。ロータ40は、ステータ30の内側に配置され、ステータ30との電磁作用により駆動軸41をその軸まわりに回転させる。
[0025]
 駆動軸41の一端(図1及び図2において下端)は、ケーシング10の底部12を貫通し、その先端部にギヤ部43を有する。ギヤ部43は、ステアリングシャフトに連絡する相手側ギヤ(図示略)に噛み合い、駆動軸41の回転を上記ステアリングシャフトに伝達する。ケーシング10の底部12には、相手側機器に接続されるフランジ部13を有し、複数のボルトを介して当該機器に接続される。
[0026]
 駆動軸41の他端(図1及び図2において上端)は、ケースカバー20の下面と間隔をおいて対向している。駆動軸41の他端にはマグネット70が固定されており、このマグネット70に対向する回路基板22上の磁気センサ(図示略)を介してロータ40の回転数が検出される。
[0027]
 一方のベアリングB1(第1のベアリング)は、ケーシング10の底部12に取り付けられ、駆動軸41の一端側を回転可能に支持する。他方のベアリングB2(第2のベアリング)は、駆動軸41の他端側を回転可能に支持する。ベアリングB2は、ロータコア42とケースカバー20との間に配置され、保持部材60を介してケーシング10に固定される。
[0028]
(バスバーユニット)
 バスバーユニット50は、導電材からなる複数のバスバー51と、これらバスバーを内包する電気絶縁性のバスバーホルダ52とを有する(図2参照)。バスバーホルダ52は、円環状の成形体で構成される。複数のバスバー51は、バスバーホルダ52の外周面から径外方へ突出する複数の接続端子51aと、バスバーホルダ52の天面から軸方向に突出する複数の電源端子51bとを有する(図1参照)。
[0029]
 バスバーユニット50は、ケーシング10の内部に配置され、駆動軸41と同心的にステータ30に接続される。複数の接続端子51aは、U,V及びW各相のステータコイル32の一端にそれぞれ電気的に接続され、複数の電源端子51bは、ケースカバー20に固定された回路基板22上のコネクタ部品(図示略)と電気的に接続される。
[0030]
(保持部材)
 図3は、保持部材60の全体斜視図、図4は、ケーシング10内部における保持部材60の断面図である。
[0031]
 保持部材60は、ベアリングB2をケーシング10内に位置決め保持するためのものであり、金属板のプレス成形体で構成される。本実施形態において保持部材60は、金属板に図3に示す立体形状に深絞り加工及び折り曲げ加工を施すことで作製される。保持部材60が金属材料で構成されることにより、保持部材60を介してベアリングB2で生じる摩擦熱を効率よくケーシング10へ逃がすことができ、ベアリングB2の放熱性が向上する。保持部材60を構成する金属板は特に限定されず、必要な強度が確保されつつ、適度に弾性変形し得る程度の厚みで構成される。
[0032]
 保持部材60は、磁性材料で構成されてもよいし、非磁性材料で構成されてもよい。保持部材60が磁性材料で構成されることにより、ステータ30やロータ40から発生する電磁場の影響から回路基板22上の電子部品を保護するというシールド効果が得られる。このような材料として、例えばSPCC(冷間圧延鋼板)が挙げられるが、勿論これに限られない。
[0033]
 保持部材60は、概略円盤状の浅皿形状を有し、その中心部には駆動軸41が貫通する中心孔部61が設けられている。保持部材60は、本体部62と、周面部63と、環状壁部64と、収容部67と、突出片69とを有する。
[0034]
 本体部62は、中心孔部61と同心的な円環形状を有し、周面部63、環状壁部64及び突出片69をそれぞれ支持する。
[0035]
 周面部63は、保持部材60の外径をなす外周面に相当し、本体部62の外周縁部から垂下する円筒面の一部で構成される。周面部63は、ケーシング10に組み込まれる前の自然状態(図3に示す部品単独での状態)においては、ケーシング10の内径よりも若干大きな外径を有する。このため、保持部材60がケーシング10に組み込まれる際、周面部63は径内方に弾性変形してケーシング10に圧入され、その弾性力でケーシング10の内周面に保持される。
[0036]
 周面部63は、保持部材60の外周面に沿うように周方向に分割して形成される。保持部材60の外周面には複数の切欠き部65が形成され、これら切欠き部65の非形成領域が周面部63とされる。切欠き部65は、保持部材60の外周面から本体部62の途中まで径内方に向かって切り欠かれ、保持部材60の外周面に等角度間隔(図示の例では120°間隔)に形成される。したがって周面部63もまた、保持部材60の外周面に等角度間隔で形成される。周面部63が保持部材60の周方向に分割して形成されることにより、各周面部63の独立した変形が容易となり、これにより周方向に均等な押圧力でケーシング10に保持される。
[0037]
 環状壁部64は、中心孔部61と同心的に形成され、本体部62の内側に設けられた円筒形状を有する。環状壁部64は、天板部641と、円筒部642とを有する。
[0038]
 天板部641は、中心孔部61を有する円環状の板形状を有し、環状壁部64の底部を構成する。円筒部642は、天板部641の外周縁部から垂下する円筒形状を有し、環状壁部64の周壁を構成する。環状壁部64は、円筒部642とベアリングB2のアウタレースとの嵌合あるいは嵌着作用によってベアリングB2を一体的に保持する。この際、円筒部642の下端部(天板部641側とは反対の端部)をかしめることで、ベアリングB2との一体的結合が得られるようにしてもよい。
[0039]
 環状壁部64は、図3及び図4に示すように本体部62の中央部に設けられた凹部66の底部に設けられる。凹部66は、中心孔部61と同心的な円環状に形成され、その内周面が環状壁部64の円筒部642の外周面に相当する。
[0040]
 収容部67は、周面部63と環状壁部64との間に設けられ、バスバーユニット50を収容可能な大きさに形成される。収容部67は、中心孔部61と同心的な円環状に形成され、本体部62と、周面部63と、環状壁部64の円筒部642とにより区画される。なお収容部67の内周面はテーパ面で形成されるが、これに限られず、円筒面で形成されてもよい。
[0041]
 バスバーユニット50における各バスバー51の複数の接続端子51aは、収容部67においてU,V及びW各相のステータコイル32の一端に溶接等により接続される。各バスバー51の電源端子51bは、本体部62の外周縁部に沿って等間隔に設けられた複数の貫通孔部68のうち任意の3つの貫通孔部68をそれぞれ貫通してケースカバー20上の回路基板22に電気的に接続される。これにより、バスバーユニット50の各電源端子51bをケーシング10の開口部11に向けて容易に引き出すことができる(図2参照)。
[0042]
 突出片69は、切欠き部65の直上位置にそれぞれ設けられる。本実施形態では、各切欠き部65に対応するように駆動軸41を中心とする円周上に等角度間隔で配置された複数(120°間隔で3つ)の突出片69を有する。各突出片69は、ケーシング10の内部においてケースカバー20の下面に接触することで、ステータ30に向けて弾性的に押圧される。これにより、ケーシング10に対する保持部材60の相対位置が強固に位置決めされるため、ベアリングB2の安定した保持機能が確保される。
[0043]
 各突出片69はそれぞれ同一の構成を有し、切欠き部65の底部(最小半径部)に連接される。各突出片69は、突片部691と、弾性支持部692とを有する。
[0044]
 突片部691は、保持部材60の外周側に位置し、保持部材60の径方向に厚み方向を有する矩形の板部で構成される。弾性支持部692は、切欠き部65の底部から保持部材60の径外方に向かって延び、突片部691の下端と接続される。弾性支持部692は、本体部62に対して保持部材60の高さ方向に弾性変形可能に構成され、突片部691を弾性的に支持する。
[0045]
 本実施形態において弾性支持部692は、図3及び図4に示すように保持部材60の高さ方向に幾度か折り曲げて形成される。これにより本体部62の径方向における突片部691の位置の調整が可能となる。また、各突片部691が本体部62の中心側に位置することで、弾性支持部692の変形の反作用による本体部62の浮き上がりが抑えられる。
[0046]
 また、各突出片69は、駆動軸41を中心とする円周上に等角度間隔で配置されているため、これら突出片69を介して保持部材60へ均等な押圧力を付与することができ、ベアリングB2をより適切に保持することができる。
[0047]
 さらに保持部材60は、図4に示すように、回路基板22をケースカバー20へ固定するネジ部材80に対して、所定の間隔をおいて対向する対向部材として構成される。
[0048]
 上述のようにネジ部材80は、回路基板22と係合する頭部81と、回路基板22を貫通しケースカバー20のネジ孔203に螺合する軸部82とを有する。保持部材60は、ケーシング10の内部において、ネジ部材80の軸部82の長さ(L2)よりも小さい距離(L1)をおいてネジ部材80の頭部81と対向する位置に配置される。ネジ部材80が設けられる位置は特に限定されず、例えば、回路基板22の周縁部の複数個所にそれぞれ設けられる。
[0049]
 保持部材60と回路基板22との間の相対位置の調整は、保持部材60の突出片69によって行うようにしてもよい。例えば、保持部材60の各突片部691の長さが距離L1と頭部81の高さとの総和となるように設定され、各突片部691の先端が回路基板22あるいはケースカバー20に当接する位置まで、ケースカバー20が開口部11からケーシング10の内部へ組み込まれる。
[0050]
 例えば図5に示すように、ネジ部材80の頭部81が軸部82よりも鉛直方向下方側に配置される場合において、温度変化や振動等の影響でネジ部材80が緩んで図中白抜き矢印で示すように下方へ抜け落ちようとしても、ネジ部材80の軸部82がネジ孔203から完全に離脱する前に、ネジ部材80の頭部81が保持部材60(本体部62)に接触し、それ以上のネジ部材80のネジ孔203からの抜けを阻止する。
[0051]
 したがって本実施形態によれば、ネジ部材80の回路基板22及びケースカバー20からの脱落が防止される。これにより、脱落したネジ部材80のモータユニット内への侵入を原因とする回転電機100の不具合の発生を防止することができる。
[0052]
 また本実施形態によれば、ネジ部材の脱落を防止するため軸部(ネジ溝)に接着剤を塗布したり、ネジ部材の脱落を阻止する専用の部材を別途設置したりする必要がないため、小型の機電一体型構造の回転電機100を低コストに構成することができる。
[0053]
 本実施形態においてネジ部材80の軸部82は、図4に示すように、ネジ溝82sの形成領域である第1の軸部分821と、第1の軸部分821よりもケースカバー20の外面202に向かって突出する第2の軸部分822とを有する。ネジ部材80をこのような棒先ネジで構成することにより、ネジ孔203に対するネジ部材80の組付け性が高められる。
[0054]
 また、ネジ部材80の頭部81と保持部材60の本体部62との間の距離L1は、軸部82の第1の軸部分821の軸方向長さよりも大きく設定される。これにより、ネジ溝82sを必要以上に長く形成することなく、軸部82を所望の長さに設定できるため、ネジ部材80の組付け作業性の低下を抑えつつ、上述のようなネジ部材80の脱落を効果的に防止することができる。
[0055]
 さらに本実施形態では、ケースカバー20が金属製のブロック体(ヒートシンク)で構成されており、その厚みを任意の大きさに容易に形成できるため、比較的長いネジ孔203でも容易に形成できるという利点がある。
[0056]
<第2の実施形態>
 図6は、本発明の第2の実施形態に係る回転電機200の要部の概略断面図である。
 以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
[0057]
 本実施形態の回転電機200は、回路基板22をケースカバー20へ固定するネジ部材90を有する。ネジ部材90は、第1の実施形態と同様に、回路基板22と係合する頭部91と、回路基板22を貫通しケースカバー20のネジ孔203に螺合する軸部92とを有し、軸部92の長さ(L2)よりも小さい距離(L1)をおいて頭部91と保持部材60とが対向するようにケーシング10の内部に配置される。
[0058]
 本実施形態では、ネジ部材90の構成が第1の実施形態と異なり、ネジ部材90の頭部91は、軸部92の軸方向の長さ(L2)よりも大きい高さ(L3)を有する。このような構成によっても、上述の第1の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
[0059]
 また本実施形態によれば、ネジ部材90の頭部91が軸部92よりも長い軸長を有するため、頭部91を摘まんでのネジ部材90の螺合作業が容易となり、回路基板22の固定作業が容易になる。また、軸部92は、ネジ溝92sの形成に必要な軸長を有すれば足りるが、第1の実施形態と同様、棒先部(第2の軸部分822)に相当する領域を有していてもよい。
[0060]
 ネジ部材90は典型的には金属材料で構成されるが、頭部91は、プラスチック材料やゴム材料等の非金属で構成されてもよいし、金属材料と非金属材料との結合体で構成されてもよい。
[0061]
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
[0062]
 例えば以上の実施形態では、ネジ部材80,90の頭部に対向する対向部材としては、保持部材60を例に挙げて説明したが、例えば、バスバーユニット50等の保持部材60以外の他のモータユニット構成部材で構成されてもよい。また、上記対向部材は、上記モータユニットの構成部材以外の部材で構成されてもよいし、ケーシング10の内壁面に一体形成されたフランジ部等で構成されてもよい。
[0063]
 また以上の実施形態では、ネジ部材80,90として軸部の棒先部の軸長が比較的長いネジ部品や頭部の軸長が軸部よりも長いネジ部品を採用したが、これに限られず、汎用のネジ部品が用いられてもよい。この場合、回路基板22と保持部材60等の対向部材との相対位置を比較的近接させることで、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
[0064]
 さらに以上の実施形態では、電子機器として、車両の電動ステアリング装置に用いられる回転電機100を例に挙げて説明したが、他の用途の回転電機(モータ)にも適用可能である。また、本発明に係る電子機器は、モータだけでなく、発電機等の他の回転電機にも適用可能であり、さらに、回転電機以外の他の電子機器にも適用可能である。

請求の範囲

[請求項1]
 開口部を有するケーシングと、
 ネジ孔を有し前記ケーシングと対向する第1の面と、前記第1の面とは反対の第2の面とを有し、前記開口部に取り付けられる蓋部と、
 前記第1の面に配置される回路基板と、
 前記回路基板に係合する頭部と、前記ネジ孔に螺合するネジ溝を有し前記回路基板を貫通する軸部とを含み、前記回路基板を前記蓋部に固定するネジ部材と、
 前記ケーシングの内部に配置され、前記軸部の長さよりも小さい距離をおいて前記頭部と対向する対向部材と
 を具備する電子機器。
[請求項2]
 請求項1に記載の電子機器であって、
 前記軸部は、前記ネジ溝の形成領域である第1の軸部分と、前記第1の軸部分よりも前記第2の面に向かって突出する第2の軸部分とを有し、
 前記対向部材は、前記第1の軸部分の長さよりも大きい距離をおいて前記頭部と対向する
 電子機器。
[請求項3]
 請求項1に記載の電子機器であって、
 前記頭部は、前記軸部の長さよりも大きい高さを有する
 電子機器。
[請求項4]
 請求項1に記載の電子機器であって、
 前記ネジ部材は、前記対向部材よりも鉛直方向上方側に配置される
 電子機器。
[請求項5]
 請求項1に記載の電子機器であって、
 前記対向部材は、ベアリングを保持する保持部材である
 電子機器。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]