CN105409094A - 定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置 - Google Patents

定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种定子铁芯(11)，其是构成旋转电机的定子(10)的定子铁芯(11)，具有：环状轭部(11b)；齿组(11a)，其嵌合到环状轭部(11b)的内侧，通过薄壁连结部(11a1)作为一体结合了相邻的齿(11a2)的内周侧的周向两端部；以及插槽，其收纳定子绕组(12)，其中，环状轭部(11b)在内周面等间隔地具备槽部(11b1)，所述槽部(11b1)在定子(10)的轴向上延伸，与轴向垂直的截面为向定子铁芯(11)的内侧开口的V字形状，构成齿组(11a)的各齿(11a2)的外周侧的端部具备嵌合部(11a3)，所述嵌合部(11a3)供各个齿(11a2)沿着槽部嵌合，与轴向垂直的截面形成为楔形。

Description

定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置。
背景技术
以往，在磁场的外周侧配置电枢的内转子型的旋转电机的定子中，已知为了缩短线圈周长的目的等而分成环状轭部和一体形成的齿组地构成的定子铁芯(例如，参照专利文献1)。专利文献1记载的定子铁芯从同一材料上同时冲裁。使用了该定子铁芯的定子在定子铁芯的内侧收纳转子。作为定子的制造方法，通过如下的工序进行制造：将线圈卷绕于在各齿之间设置多个插槽并在周向上结合了内周侧端部的齿组之后，将其从轴向嵌入到环状轭部的内侧。这样制造的定子能够使线圈端部的路径最短，缩短线圈周长。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-163076号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1这样的旋转电机的定子铁芯中，在环状轭部的内周面，等间隔地设置有沿铁芯的轴向延伸的多个燕尾槽，并在齿组的各齿的最外部，设置有分别嵌合到对应的燕尾槽的燕尾导轨(日文：蟻桟)。环状轭部和齿组是将通过冲床(日文：プレス)从1张电磁钢板上冲裁出的铁芯片层叠而构成的，但由于同时冲裁时的剪切产生的毛刺、塌边等而导致成为燕尾导轨的部分有鼓起的倾向。燕尾槽和燕尾导轨分别由3个面构成，因此，在齿组的齿因弯曲等在周向、径向上位置有偏差的情况下，难以用如上所述的嵌合施工方法进行嵌合。结果，存在需要更大的压入力、因铁芯的形变而导致齿槽、转矩波动的劣化的课题。另外，存在如下的课题：若在层叠齿组后，在压入到环状轭部之前对嵌合部进行再加工，则工时增加而使制造成本增加。
本发明是为了解决如上所述的课题而作出的，其目的在于提供不会失去铁芯的磁特性且装配性优异的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置。
用于解决课题的手段
本发明的定子铁芯是构成定子的定子铁芯，其具有：
环状轭部；齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部；以及插槽，其收纳定子绕组，
所述定子铁芯的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形。
本发明的定子是由定子铁芯和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组构成的定子，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述定子的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形。
本发明的旋转电机是由定子和转子构成的旋转电机，所述定子具备定子铁芯和和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述旋转电机的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形，
插入到所述定子铁芯的所述定子绕组跨越多个所述齿地被插入。
本发明的电动助力转向装置是具备由定子和转子构成的旋转电机的电动助力转向装置，所述定子具备定子铁芯和和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述电动助力转向装置的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形，
所述电动助力转向装置具备：
旋转电机，所述旋转电机具有每极每相2个插槽以上的插槽数，
所述定子绕组跨越多个所述齿地插入到所述定子铁芯，构成多组多相绕组，并配置成交链各组的所述多相绕组的磁路的一部分相互共有，所述多相绕组各组分别由独立的驱动电路驱动；
方向盘；
转矩检测部，其检测负荷到所述方向盘的转矩；
电压控制部，其基于所述转矩检测部检测出的转矩值，确定施加到所述旋转电机的电压；
电压施加部，其从所述电压控制部接收电压指令，向所述旋转电机施加电压；以及
齿轮，其将所述旋转电机的驱动力作为助力转矩传递到车辆的转向轴。
另外，本发明的定子的制造方法具有：
铁芯片冲裁工序，从1张具有磁性的薄板上冲裁第一铁芯片和第二铁芯片，所述第一铁芯片当层叠时成为环状轭部而构成定子铁芯，所述第二铁芯片当层叠时成为通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部的齿组而构成所述定子铁芯；
层叠工序，分别层叠所述第一铁芯片和所述第二铁芯片，来形成所述环状轭部和所述齿组；
绕组安装工序，将定子绕组安装于所述齿组；以及
压入工序，在轴向上将所述环状轭部压入到安装有所述定子绕组的所述齿组的外周，
所述定子的制造方法的特征在于，
所述铁芯片冲裁工序包括：
第一冲裁工序，以使各插槽的所述定子的周向的侧面成为直线状的方式对各所述插槽部分进行冲裁；以及
第二冲裁工序，在所述第一冲裁工序之后，以在所述环状轭部的内周面形成向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状的槽部的方式，从比所述插槽的最外周部靠内侧的所述定子铁芯的内侧部分，切断所述第一铁芯片和所述第二铁芯片，
使用于所述第二冲裁工序的模具的所有角部都被进行了圆角加工。
发明的效果
根据本发明的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置，发挥如下的效果。由于构成为：将等间隔地在轴向上设置在环状轭部的内周面的、与轴向垂直的截面为V字形状的槽部，与设置在通过连结部结合了内周侧端部的多个齿的外周侧端部的、与轴向垂直的截面为楔形的嵌合部嵌合，因此，能够由在径向及周向上倾斜的2个面构成环状轭部与齿组接触的接触部。由此，齿组的嵌合部即使在嵌合时在周向上偏移了的情况下也容易随着压入而对准环状轭部的槽部，能够以比3面结构的接触部的情况小的压入力使齿组与环状轭部嵌合，能够低成本地制造铁芯。
另外，通过同时对环状轭部和齿组进行冲裁，能够在各铁芯的接触部(环状轭部的V字形状的槽部、齿组的楔形的嵌合部)之间设置因冲裁时的毛刺、塌边产生的压入余量，并且，槽部和嵌合部具有在径向及周向上倾斜的2个面，从而能够在磁通的通过方向上使环状轭部与齿组可靠地接触，能够减小磁阻，提高输出转矩，减小齿槽、转矩波动。
另外，由于接触面积小，因此，也能够抑制将环状轭部嵌入到齿组时的力，提高定子铁芯的装配性。并且，通过由环状轭部和齿组构成定子铁芯，能够从外侧插入定子的线圈。由此，即使例如插槽形状是向外扩展的梯形，也能够以高的占空系数插入线圈，从而实现线圈的低阻力化及旋转电机的高输出化。
另外，根据使用本发明的旋转电机的电动助力转向装置，旋转电机的转矩脉动、齿槽转矩减小，因此，能够减小操纵驾驶盘时感受到的脉动来提高驾驶员的操纵感，或能够减小操纵中的声音。另外，由于旋转电机的振动降低，因此能够减小传递到车厢的声音，能够提高车厢的肃静性。另外，由于旋转电机的转矩提高，因此，能够使电动助力转向装置小型化、轻量化，或能够提高极限转向(日文：端当て操舵)时等所需要的额定转矩、紧急避让时等所需要的高旋转转矩。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的旋转电机的剖视图。
图2是本发明的实施方式1的定子铁芯的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式1的齿组和环状轭部的一个例子的图。
图4是对使用燕尾槽、燕尾导轨的接触部与本发明的V字形状的接触部进行比较的图。
图5是表示在本发明的实施方式1的定子铁芯的齿组安装了线圈之后嵌合到环状轭部的工序的图。
图6是表示本发明的实施方式1的线圈的一个例子的图。
图7是表示驱动本发明的实施方式1的旋转电机的控制单元(ECU)的概略的图。
图8是表示本发明的实施方式1的电动助力转向装置的结构的图。
图9是本发明的实施方式2的定子铁芯的齿组与环状轭部的接触部及插槽的主要部分放大图。
图10是表示在插槽的最外周部切断轭部的情况下的铁芯片冲裁工序的图。
图11是表示在插槽的最外周部切断了轭部的情况下的齿组和环状轭部的形状的图。
图12是表示本发明的实施方式2的铁芯片冲裁工序的图。
图13是图12(a)的主要部分放大图。
图14是图12(b)的主要部分放大图。
图15是图12(c)的主要部分放大图。
图16是表示本发明的实施方式2的齿组(第二铁芯片)和环状轭部(第一铁芯片)的形状的图。
图17是图16(c)的主要部分放大图。
具体实施方式
实施方式1
下面，使用附图说明本发明的实施方式1的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置。本发明的实施方式1的旋转电机的转子可以是永磁体式转子、凸极式转子等任一方式，但要以是可根据工作点改变驱动电压振幅及频率的变换器驱动为前提。下面，说明永磁体式转子的情况。另外，在没有特别言及时，在以下的文中称为“径向”“轴向”“周向”的情况是指定子的径向、轴向、周向。
图1是本实施方式的旋转电机100的剖视图。
旋转电机100是极数为8、插槽数为48、具有分布卷绕的定子绕组12的三相永磁体式的旋转电机100。定子10由层叠多片薄壁的磁性体而成的定子铁芯11和卷绕于定子铁芯11的定子绕组12构成。定子绕组12由第一组三相绕组121和第二组三相绕组122构成。第一组三相绕组121和第二组三相绕组122配置在相互相邻的插槽中。在各组三相绕组121、122中，虽然省略图示的说明，但U相V相W相以电角度120度的间距配置。定子10也可以收容于铁、铝、或者树脂这样的固定用的框架(未图示)地构成，也可以无框地构成。
图2是定子铁芯11的剖视图。
定子铁芯11由齿组11a和环状轭部11b构成。齿组11a由在内周的薄壁连结部11a1和从该薄壁连结部11a1呈放射状地向外径方向伸长的多个齿11a2构成。齿组11a在各齿11a2设置有外周侧前端的嵌合部11a3。环状轭部11b在其内周面等间隔地沿环状轭部11b的轴向设置有V字形状的槽部11b1。而且，将各齿11a2的嵌合部11a3与环状轭部11b的槽部11b1嵌合。该齿11a2的嵌合部11a3与环状轭部11b的槽部11b1嵌合了的接触部在图1中作为接触部14示出。
齿组11a除了具有如上所述的嵌合部11a3的特征之外，还具有如下的特征。
图3是表示齿组11a和环状轭部11b的一个例子的图。
如图所示，齿11a2的内周侧前端具有：能够保持强度且能够从磁性体上冲裁的最低限度的厚度的薄壁连结部11a1(例如，与薄壁的磁性体的厚度相等的尺寸)；以及从齿11a2两侧向周向伸出的靴部(日文：シュー部)11a4。在图3中，靴部11a4的径向的厚度L形成得比薄壁连结部11a1的径向的厚度M厚，但根据设计，也可以使靴部11a4的径向的厚度与薄壁连结部11a1的径向的厚度相同。另外，靴部11a4的形状也可以形成为圆弧状、或从齿11a2间的中间部朝向一方的齿11a2在径向上变厚的形状等各种形状。另外，也可以使靴部11a4的形状形成为在径向上厚且朝向一方的齿11a2进一步在径向上变厚，以防止在靴部11a4部分磁饱和。齿11a2的周向的侧面既可以彼此平行，也可以是朝向外周变宽的锥形形状。
下面，说明齿组11a与环状轭部11b的接触部14。如图3所示，接触部14由2个面构成，该2个面通过构成环状轭部11b的V字形状的槽部11b1的2个面与齿11a2的外周侧前端的嵌合部11a3的2个面嵌合地接触而成。接触部14的各面相对于定子铁芯11的径向、周向都倾斜。在此，设接触部14的1个面与径向所成的角为A、与周向所成的角为B。在使齿11a2的周向的宽度相同的情况下，A＞B的情况下更能够减小接触面积，由此容易将齿组11a压入到环状轭部11b。另外，在环状轭部11b流动的磁通的磁路中，A＞B的情况下，能够降低磁阻，能够防止磁通量及输出转矩的降低。由于槽部11b1的2个面所成的角度为2A，因此满足2A＞90度。
图4是比较了对于齿组与环状轭部的接触部使用燕尾槽、燕尾导轨的情况与本发明的V字形状的接触部14的图。
图4(a)是由3个面构成的燕尾槽所形成的接触部140的剖视图。
图4(b)是本发明的接触部14的剖视图。
图4(c)是表示本发明的齿组11a的齿11a2在图上向周向左侧倾斜了的状态的图。
图4(a)的接触部140的形状以与图4(b)和图4(c)的接触部14的接触面积相等这样的形状形成。图4(a)所示的齿组和环状轭部的3个面分别接触。因此，在环状轭部的嵌合时，没有齿的外周侧前端的嵌合部的避让空间。即，由于以3个面接触，因此接触面彼此的移动没有柔性。因此，环状轭部的嵌合时的压入力增大。例如，在齿组的1个齿以内周的薄壁连结部为支点弯曲的情况等，齿组与环状轭部的接触部的定位变得非常困难。结果，嵌合所需要的压入力增大而需要使设备大型化。或者，若为了防止压入力的增大而加厚内周的薄壁连结部的径向的厚度，则从此处的磁通泄露增加，旋转电机的转矩降低。
与此相对地，在本发明的接触部14，在齿组11a与环状轭部11b之间，在嵌合时如图4(b)的箭头X所示的力作用于接触面。此时，即使如图4(c)所示齿组11a的齿11a2在图上向周向左侧倾斜了的情况下，在压入的期间，也会作用有使齿组11a的嵌合部11a3沿箭头Y方向对准环状轭部11b的槽部11b1的力，因此，能够容易地将齿组11a压入到环状轭部11b，也能够减小所需要的压入力。
上述齿组11a和环状轭部11b通过由冲头从相同的作为磁性体的电磁钢板上冲裁而制造。具体来说，被冲裁成，在电磁钢板的平面上，齿组11a配置在环状轭部11b的内侧。
环状轭部11b的各槽部11b1和齿组11a的各嵌合部11a3通过一次冲裁而同时形成。根据这样的制造方法，齿11a2的径向长度，一般来说，因冲裁时产生的毛刺、层叠固定用的紧固(日文：カシメ)部的冲裁等而形成得比规定的尺寸长。
图5是表示在将线圈13装在定子铁芯11的齿组11a之后嵌合到环状轭部11b的工序的图。
图5(a)是表示正在将各线圈13的一方的插槽插入部13a插入到各插槽的内周侧的状态的图。
图5(b)是表示将线圈13插入到了齿组11a的状态的图。
图5(c)是表示将环状轭部11b嵌合到了齿组11a的状态的图。
齿组11a和环状轭部11b通过如图5所示的步骤(详细情况会在后面说明)嵌合，即从外周侧将线圈13插入到齿组11a之后，将其从轴向嵌合到环状轭部11b。此时，如上所述，在齿组11a、环状轭部11b存在由毛刺、紧固部的冲裁导致的向径向的延伸，因此，在两个构件之间，产生某一程度的压入余量。例如，若是φ80～φ90左右的铁芯，则压入余量为20～40μm左右。通过如上述那样构成齿11a2的嵌合部11a3和环状轭部11b的槽部11b1的形状，能够以适度的压入力将各嵌合部11a3对准各槽部11b1压入。
下面，说明定子绕组12的结构。预先制出与图5(a)所示的插槽的个数相应的48个卷绕多匝地形成为多边形状的线圈13。然后，如图5(a)所示，将各线圈13的一方的插槽插入部13a(在图5(a)中有2根)同时插入到各插槽的内周侧。之后，使齿组11a在图5(a)的箭头Z方向上旋转，并且将各线圈13的另一方的插槽插入部13a全部同时插入到跨越了与多个齿11a2相应的距离的插槽中，从而构成定子绕组12。线圈13跨越多个齿11a2缠绕了2圈。此外，在本实施方式中，示出了跨越多个齿11a2的定子绕组12的方式，但也可以在1个齿卷绕多圈。
下面说明线圈13的方式。
图6(a)是表示从轴向观察的线圈13的一个例子的图。
图6(b)是表示线圈13的其他的一个例子的侧视图。
也可以跨越多个齿11a2地依次波形绕线，也可以使用卷绕了多匝的多边形状、例如如图6(b)所示的龟甲型的线圈13。使用于线圈13的导体优选例如铜线、铝线等电导率高的导体。线圈13的截面的形状可以是圆形、角形。并且，若采取图6(b)的仅在插槽内导体部13b的部分将圆线压成大致角形、线圈端部13c保持圆线的状态不变这样的方式，则能够使用低成本的铜线提高铁芯内的线圈的占空系数。
下面，说明插入到定子10的内部的转子20。如图1所示，转子20由多个扇形磁体21、用于确保磁路的转子铁芯22和旋转轴23构成。转子铁芯22具有供旋转轴23穿过的孔25、配设扇形磁体21的面26和位于磁极间的突起部24。突起部24优选与扇形磁体21隔开规定的间隔地设置，但作为扇形磁体21的周向定位部件，也可以在例如转子20的轴向两端另设与扇形磁体21接触的突起部。
转子铁芯22是通过将薄壁的磁性体在轴向上层叠多片而构成的。在此，薄壁的磁性体是指电磁钢板、冷轧钢板及钢带(SPCC)等。在具备具有不同形状的多个突起部的转子铁芯的情况下，也可以之后再组合分别被分开地冲裁并层叠的构件，也可以在冲裁模具设置可动机构，连续地进行层叠。
下面，说明配置在上述转子铁芯22的外周面的扇形磁体21。使用于扇形磁体21的材料根据磁力的大小而各种各样。作为磁体的种类，可以是稀土类烧结磁体、铁素体烧结磁体、或者使稀土类材料或铁素体材料与树脂混匀而成的粘结磁体。另外，扇形磁体21的形状可以是如下的任一种：外周面、内周面都是曲面状的波形，外周面是曲面状、内周面是平面状的半圆柱体形，或者外周面、内周面都是平面状的平板形。转子铁芯22的、配设扇形磁体21的面的形状按照所采用的磁体的内周侧的形状确定。
图7是表示驱动旋转电机100的控制单元(ECU)的概略的图。
定子绕组12经由导线等连接到变换器。一般来说，相对于1台变换器，第一组三相绕组和第二组三相绕组串联或者并联连接，但在此，说明使各组三相绕组的每一组分别连接到各自的变换器来进行驱动的方式。仅详细地示出ECU40中的变换器的电源电路部。ECU40由2台变换器回路构成，从各个变换器421、422向第一组三相绕组121、第二组三相绕组122供给三相的电流。在图中，三相绕组121、122以Y形接线连接，但也可以是Δ形接线。从电池等电源402向ECU40供给直流电源，电源继电器411、412经由消除噪音用的线圈401连接到ECU40。在图7中，电源402被表示成好像是位于ECU40的内部，但实际上是从电池等外部的电源经由连接器供给电力。
2个电源继电器411、412分别由2个MOS-FET构成，在故障时等，打开电源继电器411或者电源继电器412，以防止过大的电流流动。此外，在图7中，按电源402、线圈401、电源继电器411、电源继电器412的顺序进行连接，但当然电源继电器411、412也可以设置在比线圈401靠近电源402的位置。电容器431、电容器432是滤波电容器。在图中，分别由1个电容器构成，但当然也可以通过将多个电容器并联连接来构成。第一组的变换器421和第二组的变换器422分别由使用了6个MOS-FET的电桥构成，在第一组的变换器421中，MOS-FET441、MOS-FET442串联连接，MOS-FET443、MOS-FET444串联连接，MOS-FET445、MOS-FET446串联连接，然后，这3组MOS-FET并联连接。
并且，在下侧的3个MOS-FET442、MOS-FET444、MOS-FET446的GND(接地)侧分别一端一个地连接有分流电阻，设为分流电阻451、分流电阻452、分流电阻453。这些分流电阻用于电流值的检测。此外，虽然示出了分流电阻为3个的例子，但也可以是2个分流电阻，即便是1个分流电阻也能够进行电流检测，因此，当然也可以是那样的结构。
向永磁体式的旋转电机100的电流供给为，从MOS-FET441、MOS-FET442之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第一组三相绕组121的U1相供给，从MOS-FET443、MOS-FET444之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第一组三相绕组121的V1相供给，从MOS-FET445、MOS-FET446之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第一组三相绕组121的W1相供给。
第二组的变换器422也采用了相同的结构，在第二组的变换器422中，MOS-FET461、MOS-FET462串联连接，MOS-FET463、MOS-FET464串联连接，MOS-FET465、MOS-FET466串联连接，然后，这3组MOS-FET并联连接。并且，在下侧的3个MOS-FET462、MOS-FET464、MOS-FET466的GND(接地)侧分别一端一个地连接有分流电阻，设为分流电阻471、分流电阻472、分流电阻473。这些分流电阻用于电流值的检测。此外，虽然示出了分流电阻为3个的例子，但也可以是2个分流电阻，即便是1个分流电阻也能够进行电流检测，因此，当然也可以是那样的结构。
向旋转电机100的电流供给为，从MOS-FET461、MOS-FET462之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第二组三相绕组122的U2相供给，从MOS-FET463、MOS-FET464之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第二组三相绕组122的V2相供给，从MOS-FET465、MOS-FET466之间通过汇流排等向旋转电机100的构成第二组三相绕组122的W2相供给。
2台变换器421、422通过根据由永磁体式的旋转电机100所具备的旋转角度传感器403检测出的旋转角度从控制电路(未图示)向各MOS-FET发送信号来进行转换，向第一组三相绕组121和第二组三相绕组122供给所期望的相电流。此外，旋转角度传感器403采用旋转变压器、霍尔传感器、GMR传感器、MR传感器等。
图8是表示通过本实施方式的旋转电机100产生助力转矩的电动助力转向装置150的图。
车厢内的驾驶员左右旋转方向盘50来进行前轮51的转向。转矩检测部151检测出转向系统的转向转矩并将该检测转矩输出到电压控制部152。电压控制部152运算电压指令以使旋转电机100产生辅助转向系统的转向转矩的转矩，并将电压指令输出到电压施加部153。电压施加部153根据该电压指令向旋转电机100施加电压。然后，旋转电机100经由齿轮154对于转向轴60施加辅助转向转矩的转矩。
根据本发明的实施方式1的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置，发挥如下的效果。由于构成为：将等间隔地沿轴向设置在环状轭部11b的内周面的、轴向的截面为V字形状的槽部11b1，与设置在通过薄壁连结部11a1结合了内周侧端部的多个齿11a2的外周侧端部的、轴向的截面为楔形的嵌合部11a3嵌合，因此，能够由在径向及周向上倾斜的2个面构成环状轭部11b与齿组11a接触的接触部14。由此，齿组11a的嵌合部11a3即使在嵌合时在周向上偏移了的情况下，也容易随着压入而对准环状轭部11b的槽部11b1，能够以比3面结构的接触部的情况小的压入力使齿组11a与环状轭部11b嵌合，能够低成本地制造铁芯。
另外，通过将定子铁芯11分成齿组11a和环状轭部11b，能够从外周侧插入线圈13，因此，即使在插槽形状是梯形或在铁芯内周侧设置有靴的定子铁芯中，也能够以高的占空系数配置线圈，并且由于低磁阻化，可以期望旋转电机的输出转矩的增加、发热的减少。
另外，如上所述的定子10的结构在任何方式的定子(集中绕组或者分布绕组)中都能够发挥效果，但特别是在相对于分布绕组的定子10由扇形磁体21和具有突起部的转子铁芯22构成的永磁体式的旋转电机100中，容易获得磁阻转矩，能够利用磁体转矩和磁阻转矩这双方来实现高转矩、高输出化或小型、低成本化。
下面，说明永磁体式的旋转电机100和ECU40的结构带来的效果。通过第一组的变换器421和第二组的变换器422使三相的电流在第一组三相绕组121和第二组三相绕组122流动，但若使各组的电流的相位差为电角度20～40度，优选为电角度30度，则转矩波动的6次分量(以电角度360度周期的分量为1次)大幅降低。这是因为，即使转子侧产生的磁动势谐波中含有5次、7次分量(以电角度360度周期的分量为1次)，通过改变各组三相绕组的电流的相位，也能够使电枢侧的磁动势波形的5次、7次分量消失、或者变得非常小。也可以使该相位差与永磁体式的旋转电机100的驱动状态对应地变化，也可以固定在例如电角度30度。另外，在使相位差为电角度30度时，绕组系数等效地提高，转矩也提高，因此，能够以小的磁体使用量获得大的转矩，从而具有能够有助于旋转电机100的低成本化这样的效果。
另外，通过在转子铁芯22设置突起部24，不仅能够得到由扇形磁体21产生的磁体转矩，还能够得到利用了转子20的凸极性的磁阻转矩。通过磁极的中心的d轴上的电感与通过极间的q轴上的电感的差越大，能够获得越大的转矩。通过如图1那样使由磁性体形成的突起部24伸出，能够增大q轴的电感。
根据本实施方式的具备在第一组三相绕组121、第二组三相绕组122分别连接了变换器的旋转电机100的电动助力转向装置150，旋转电机100的转矩脉动、齿槽转矩减小，因此，能够减小在操纵驾驶盘时感受到的脉动而提高驾驶员的操纵感，或能够减小操纵中的声音。另外，由于旋转电机100的振动降低，因此能够减小传递到车厢的声音，能够提高车厢的肃静性。另外，由于旋转电机100的转矩提高，因此，能够使电动助力转向装置150小型化、轻量化，或者能够提高极限转向时等所需要的额定转矩、紧急避让时等所需要的高旋转转矩。
实施方式2
使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明本发明的实施方式2的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置。
图9是本发明的实施方式2的定子铁芯的齿组211a与环状轭部211b的接触部214及插槽S的主要部分放大图。
如图所示，沿轴向设置在环状轭部211b的内周面的槽部211b1的最外周部被进行了圆角加工(指将角削圆)。在图中，表示为R的部分表示该部分进行了圆角加工。槽部211b1与齿组211a的各齿211a2的嵌合部211a3接触的接触部214，与实施方式1相同，由相对于定子铁芯的周向及径向这两方倾斜的2个面构成。并且，在实施方式2中，构成为，各接触部214的接触面的周向外侧端部位于比形成插槽S的空间的最外周部S1靠铁芯的内侧的位置。
通过将环状轭部211b和齿组211a做成这样的形状，能够对环状轭部211b与齿组211a这双方接触的接触部214的3个部位的角进行圆角加工。通过进行圆角加工，能够防止铁芯片的冲裁时的模具的劣化，能够将设备成本抑制得低。使用图10至图17说明该理由。
图10、图11是表示实施了实施方式2的情况下(即接触部214的端部与插槽的最外周部位于相同位置)的铁芯片的冲裁工序和冲裁后的构件的形状的图。
图10(a)是表示在第一冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图10(b)是表示在第二冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图10(c)是重叠地表示在第一冲裁工序中要冲裁的部分和在第二冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图11(a)是表示冲裁后的齿组的一部分的形状的图。
图11(b)是齿的主要部分放大图。
图11(c)是表示冲裁后的环状轭部的形状的图。
在具有多个插槽S的层叠铁芯用的铁芯片的冲裁中，一般来说，往往比其他部分的冲裁工序先进行插槽部分的冲裁。而且，在插槽S(对图中的双点划线部分J进行冲裁的第一冲裁工序)及其他部分进行了冲裁之后，最后，在第二冲裁工序中进行冲裁，以将成为要成为齿组的部分与要成为环状轭部211b的部分的接触部214的部分(图中的虚线部分K)分离。
在金属片的冲裁中，以抑制模具的早期劣化等为目的，优选对冲裁形状的角部进行圆角加工。根据上述内容观察图10，则如图10(a)所示，在第一冲裁工序中，对插槽部分的双点划线部分J进行冲裁，如图10(b)所示，在第二冲裁工序中，对虚线部分K进行冲裁，将接触部分离。然后，得到图11所示的齿组和环状轭部。在此，在图10(c)中，用实线P表示第一冲裁工序的冲裁的部分与第二冲裁工序的冲裁的部分重叠的部分。如实线P所示，插槽S的最外周部与接触部的端部位于相同位置。在被冲裁出的齿组的各齿的嵌合部(成为接触部的部分)的周向端部，残留有插槽部分的冲裁时的圆角形状部分。而且，如图11(a)、(b)所示，该周向的端部D成为向插槽内突出的形状。若该突出部分残留在齿上，则该部分会成为以高的占空系数插入线圈的阻碍。
因此，在本实施方式的冲裁工序中，进行了如下的改进。
图12至图15是表示实施实施方式2的情况下的铁芯片的冲裁工序的图。
图12(a)是表示在第一冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图12(b)是表示在第二冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图12(c)是重叠地表示在第一冲裁工序中要冲裁的部分和在第二冲裁工序中要冲裁的部分的图。
图13是图12(a)的主要部分放大图。
图14是图12(b)的主要部分放大图。
图15是图12(c)的主要部分放大图。
省略环状轭部211b的外周部的冲裁工序的说明。首先，如图12(a)、图13所示，在第一冲裁工序中以使插槽S的边缘S2成为直线的方式对双点划线部分J所示的插槽部分进行冲裁。此时，使用的模具使用对冲裁插槽S的最外周部、最内周部的周向的角的部分进行了圆角加工的模具。然后，实施对图12(b)、图14的虚线部分K进行冲裁的第二冲裁工序。模具使用对冲裁槽部211b1的最外周部的部分和冲裁成为接触部214的部分(图15的G)的周向的端部T的部分进行了圆角加工的、无角部的模具。如图12(c)、图15所示，在第二冲裁工序中，以使插槽S的最外周部S1位于比成为接触部214的部分(图15的G)的周向的端部T靠铁芯的径向外侧的位置的方式偏移位置地实施第二冲裁工序，将成为环状轭部211b的第一铁芯片与成为齿组211a的第二铁芯片分离。
图16、图17表示被冲裁出的齿组211a和环状轭部211b的形状。
图16(a)是表示冲裁后的齿组211a的一部分的形状的图。
图16(b)是齿211a2的主要部分放大图。
图16(c)是表示冲裁后的环状轭部211b的形状的图。
图17是图16(c)的主要部分放大图。
如图16(a)、(b)所示，被冲裁出的各齿211a2的嵌合部211a3的周向端部不向插槽S内突出。因此，通过上述的第二冲裁工序，能够防止在插槽的周向的角产生的圆角形状部分从齿211a2向周向突出而残留。另外，能够使插槽S的周向的边缘S2形成为直线状，线圈13的插入变得容易。
除了定子铁芯之外的其他结构与实施方式1相同。根据本发明的实施方式2的旋转电机的定子铁芯的制造方法，能够防止模具的劣化，并且能够使插槽的周向侧面形成为直线，容易地进行占空系数高的线圈的插入。因此，能够低成本地得到高输出、低发热的旋转电机。
此外，本发明在其发明的范围内，能够将各实施方式自由组合或将各实施方式适当变形、省略。

Claims (23)

1.一种定子铁芯，其是构成定子的定子铁芯，具有：环状轭部；齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部；以及插槽，其收纳定子绕组，
所述定子铁芯的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形。
2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，
形成所述槽部的2个面所成的角度大于90度。
3.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，
所述槽部的底和所述槽部的边缘中的至少一个部位进行了圆角加工。
4.根据权利要求3所述的定子铁芯，其特征在于，
所述槽部的边缘位于比所述插槽的最外周部靠所述定子的内侧的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子铁芯，其特征在于，
所述薄壁连结部中，所述齿间的中间部的径向的厚度形成得比接合到所述齿的部分薄。
6.一种定子，其是由定子铁芯和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组构成的定子，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述定子的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形。
7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，
形成所述槽部的2个面所成的角度大于90度。
8.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，
所述槽部的底和所述槽部的边缘中的至少一个部位进行了圆角加工。
9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，
所述槽部的边缘位于比收纳所述定子绕组的插槽的最外周部靠所述定子的内侧的位置。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的定子，其特征在于，
所述薄壁连结部中，所述齿间的中间部的径向的厚度形成得比接合到所述齿的部分薄。
11.一种旋转电机，其是由定子和转子构成的旋转电机，所述定子具备定子铁芯和和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述旋转电机的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形，
插入到所述定子铁芯的所述定子绕组跨越多个所述齿地被插入。
12.根据权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，
形成所述槽部的2个面所成的角度大于90度。
13.根据权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，
所述薄壁连结部中，所述齿间的中间部的径向的厚度形成得比接合到所述齿的部分薄。
14.根据权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，
所述槽部的底和所述槽部的边缘中的至少一个部位进行了圆角加工。
15.根据权利要求14所述的旋转电机，其特征在于，
所述槽部的边缘位于比收纳所述定子绕组的插槽的最外周部靠所述定子的内侧的位置。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述旋转电机具有每极每相2个插槽以上的插槽数，所述定子绕组构成多组多相绕组，并配置成交链各组的所述多相绕组的磁路的一部分相互共有，所述多相绕组各组分别由独立的驱动电路驱动。
17.一种电动助力转向装置，其是具备由定子和转子构成的旋转电机的电动助力转向装置，所述定子具备定子铁芯和和卷绕于所述定子铁芯的齿组的定子绕组，所述定子铁芯具有：环状轭部；以及所述齿组，其嵌合到所述环状轭部的内侧，通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部，
所述电动助力转向装置的特征在于，
所述环状轭部在内周面等间隔地具备槽部，所述槽部在所述定子的轴向上延伸，与所述轴向垂直的截面为向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状，
构成所述齿组的各所述齿的外周侧的端部具备嵌合部，所述嵌合部供各个所述齿沿着所述槽部嵌合，与所述轴向垂直的截面形成为楔形，
所述电动助力转向装置具备：
所述旋转电机，所述旋转电机具有每极每相2个插槽以上的插槽数，所述定子绕组跨越多个所述齿地插入到所述定子铁芯，构成多组多相绕组，并配置成交链各组的所述多相绕组的磁路的一部分相互共有，所述多相绕组各组分别由独立的驱动电路驱动；
方向盘；
转矩检测部，其检测负荷到所述方向盘的转矩；
电压控制部，其基于所述转矩检测部检测出的转矩值，确定施加到所述旋转电机的电压；
电压施加部，其从所述电压控制部接收电压指令，向所述旋转电机施加电压；以及
齿轮，其将所述旋转电机的驱动力作为助力转矩传递到车辆的转向轴。
18.根据权利要求17所述的电动助力转向装置，其特征在于，
形成所述槽部的2个面所成的角度大于90度。
19.根据权利要求18所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述槽部的底和所述槽部的边缘中的至少一个部位进行了圆角加工。
20.根据权利要求19所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述槽部的边缘位于比收纳所述定子绕组的插槽的最外周部靠所述定子的内侧的位置。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述薄壁连结部中，所述齿间的中间部的径向的厚度形成得比接合到所述齿的部分薄。
22.一种定子的制造方法，所述定子的制造方法具有：
铁芯片冲裁工序，从1张具有磁性的薄板上冲裁第一铁芯片和第二铁芯片，所述第一铁芯片当层叠时成为环状轭部而构成定子铁芯，所述第二铁芯片当层叠时成为通过薄壁连结部作为一体结合了相邻的齿的内周侧的周向两端部的齿组而构成所述定子铁芯；
层叠工序，分别层叠所述第一铁芯片和所述第二铁芯片，来形成所述环状轭部和所述齿组；
绕组安装工序，将定子绕组安装于所述齿组；以及
压入工序，在轴向上将所述环状轭部压入到安装有所述定子绕组的所述齿组的外周，
所述定子的制造方法的特征在于，
所述铁芯片冲裁工序包括：
第一冲裁工序，以使各插槽的所述定子的周向的侧面成为直线状的方式对各所述插槽部分进行冲裁；以及
第二冲裁工序，在所述第一冲裁工序之后，以在所述环状轭部的内周面形成向所述定子铁芯的内侧开口的V字形状的槽部的方式，从比所述插槽的最外周部靠内侧的所述定子铁芯的内侧部分，切断所述第一铁芯片和所述第二铁芯片，
使用于所述第二冲裁工序的模具的所有角部都被进行了圆角加工。
23.根据权利要求22所述的定子的制造方法，其特征在于，
使用于所述第一冲裁工序的模具的所有角部都被进行了圆角加工。
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