JP2001258225A - モータ - Google Patents

モータ

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JP2001258225A
JP2001258225A JP2000065214A JP2000065214A JP2001258225A JP 2001258225 A JP2001258225 A JP 2001258225A JP 2000065214 A JP2000065214 A JP 2000065214A JP 2000065214 A JP2000065214 A JP 2000065214A JP 2001258225 A JP2001258225 A JP 2001258225A
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caulking
motor
teeth
armature core
poles
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Shigetoshi Yamaguchi
茂利 山口
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/09Magnetic cores comprising laminations characterised by being fastened by caulking

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コギングトルクの発生を防ぎながら性能を向
上させ得るモータを提供する。 【解決手段】 モータの電機子鉄心32の歯32aにカ
シメ36を設けると、磁束の通りが悪くなり、性能が劣
化する。一方、カシメ36の数を減らすため、歯の内の
幾つかのみにカシメ36を設けると、カシメ36を設け
た歯と、設けない歯とで、磁束の通り易さが不均衡にな
り、コギングトルクが発生する。このため、極数と溝数
との最小公倍数を極数で割った数の整数倍Nだけ歯32
aにカシメ36を設けることで、コギングトルクの発生
を防ぎ、カシメ数を減らすことでモータの性能を向上さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モータに関し、
特に、電気式動力舵取装置用のモータに好適に用い得る
モータに関するのもである。
【0002】
【従来の技術】車両用の電気式動力舵取装置は、トルク
センサにより操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じて
モータへ供給する電流を制御し、操舵アシストを行って
いる。該モータとしては、バッテリから直接供給するた
め、低電圧直流により駆動し得るDCブラシレスモータ
が用いられている。ここで、電気式動力舵取装置用のモ
ータには、小型、軽量、高出力に加えて、操舵感を損ね
ないため、操舵ハンドルに振動を発生させないようにコ
ギングトルクを低減させることが要求される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、電気式動力舵
取装置用モータは、小型であると共に高出力を可能にす
るため、電機子鉄心の歯の数が、12、24個等相対的
に多い設計になっており、歯は小型に形成される。一般
的に、電機子鉄心は、鋼板にカシメを設けて積層してい
るが、歯が小型に作られているため、カシメを設けると
磁束の通りが悪くなり、性能が低下する恐れがあった。
【0004】このため、本発明者は、歯の幾つかのみに
カシメを入れるとの着想を得たが、この場合には、コギ
ングトルクが発生し、操舵感を損なうことが判明した。
【0005】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、コギン
グトルクの発生を防ぎながら性能を向上させ得るモータ
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するため、極数がP、電機子鉄心の溝数がS
のモータにおいて、前記電機子鉄心に等間隔で設けられ
る凹部の数Nが、溝数Sが未満であって、下式で表され
ることを技術的特徴とする。 N=n(整数)×(SとPとの最小公倍数)/P
【0007】請求項2は、請求項1において、前記凹部
は前記電機子鉄心の歯に設けられたカシメであることを
技術的特徴とする。
【0008】請求項3は、請求項1において、前記N個
の凹部は、電機子鉄心のバックヨークにQ(Q=n(整
数)×(SとPとの最小公倍数)/P)個等間隔で設け
られることを技術的特徴とする。
【0009】モータの電機子鉄心の歯にカシメを設ける
と、磁束の通りが悪くなり、性能が低下する恐れがあ
る。一方、カシメの数を減らすため、歯の内の幾つかの
みにカシメを設けると、カシメを設けた歯と、設けない
歯とで、磁束の通り易さが不均衡になり、永久磁石と引
きつけ易い所と、難い所とができてコギングトルクが発
生する。このコギングトルクは、モータの1回転中に、
極数の周期成分として現れる。このため、請求項1,2
では、当該最小公倍数を極数で割った数の整数倍だけ電
機子鉄心の歯にカシメを設けることで、カシメのある歯
とない歯とのアンバランスに起因するコギングトルクの
発生を防ぎ、カシメ数を減らすことでモータの性能を向
上させる。
【0010】請求項3では電機子鉄心のバックヨークに
Q(Q=n(整数)×(SとPとの最小公倍数)/P)
個等間隔で設けられる。最小公倍数を極数で割った数の
整数倍だけ凹部を設けることで、バックヨークでのコギ
ングトルクの発生を防げる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態に係
るモータについて図を参照して説明する。図1(A)
は、第1実施形態の電気式動力舵取装置に用いられるモ
ータの断面を示し、図1(B)は、図1(A)中の電機
子鉄心のB−B断面を示している。該モータ10は、回
転子20と固定子30とから構成され、回転子20は、
シャフト22の外周に4個の永久磁石24を配設して成
る。固定子30は、電機子鉄心32の歯32aに、コイ
ル34を巻回して成る。
【0012】本実施形態のモータ10は、極数が4、電
機子鉄心の溝数(以下、電機子溝数という)が12に構
成されている。ここで、電機子鉄心32の12本の歯3
2aの内、3本に対してカシメ36が形成されている。
【0013】電機子鉄心32は次のように製造される。
先ず、電機子鉄心の図示形状に対応する通孔を設けた型
の上に、珪素鋼板を載置して打ち抜き、この打ち抜きと
同時にカシメ36を形成し、型の通孔内に鋼板に重ねて
行くことで製造される。
【0014】ここで、図1(B)に示すように、電機子
鉄心32にカシメ36を設けると、剪断面ができるた
め、磁束が通り難くなって、モータの出力が低下する。
このため、本実施形態では、12本の電機子鉄心の歯3
2aの内、3本のみにカシメ36を設けることで、出力
の低下を最低限に抑えてある。
【0015】また、本実施形態では、12本の電機子鉄
心の歯32aの内、3本のみにカシメ36を設けてある
ため、カシメに起因するコギングトルクが発生せず、電
気式動力舵取装置の操舵感を損なうことがない。
【0016】即ち、極数P、電機子溝数Sのモータにお
いて、電機子鉄心の歯32aに等間隔で設けられるカシ
メの数Nを、下式で表される数にすることで、カシメの
ある歯とない歯とのアンバランスに起因するコギングト
ルクの発生を防ぐことができる。
【数1】 N=n(整数)×(SとPとの最小公倍数)/P
【0017】コギングトルクは、モータの1回転中に、
極数Pと電機子溝数Sとの最小公倍数の周期成分として
現れるため、最小公倍数を極数Pで割った数の整数倍だ
け電機子鉄心の歯32aにカシメを設けることで、カシ
メに起因する(モータ回転中に極数文の周期成分を持
つ)コギングトルクの発生を防げる。
【0018】例えば、第1実施形態のモータは、極数P
が4極、電機子溝数Sが12溝であるため、4と12と
の最小公倍数である12を4で割った数3の整数倍であ
る3,6,9であれば、コギングトルクを発生させること
がない。この極数Pと電機子溝数Sと、コギングトルク
を発生させないカシメの数Nとの関係を図2中に示す。
【0019】次に、極数Pが4、電機子溝数Sが12
で、カシメの数を3とした第1実施形態のモータの磁場
エネルギについて、図3を参照して説明する。図中上部
に、回転子20の4極の永久磁石24、及び、電機子鉄
心32の12個の歯32aを展開して示し、その下に、
永久磁石(マグネット)の磁束分布、磁場エネルギーの
基本波、磁場エネルギーの第2次調波を示す。マグネッ
トの磁束分布は、磁場エネルギーの基本波に磁場エネル
ギーの高調波(第1次〜数次)を加えたものとなる。
【0020】図中で、36で示す1番目のカシメ36
により、磁場エネルギーの基本波は、波腹値Fに対して
1/2(=sin60°)プラス側に振れた時点で影響を
受ける。36で示す2番目のカシメにより、波腹値F
に対して1/2(=sin60°)プラス側に振れた時点
で影響を受ける。36で示す3番目のカシメにより、
波腹値Fの1/1(=sin180°)マイナス側に振れ
た時点で影響を受ける。即ち、120°づつ位相のずれ
たsin波上の3点が打ち消し合い、3個のカシメ36
、36、36によりコギングトルクが発生しなく
なっている。
【0021】比較のため、極数Pが4、電機子溝数Sが
12で、最小公倍数を極数で割った数の整数倍ではな
い、4個のカシメを設けた場合の磁場エネルギについ
て、図4を参照して説明する。36で示す1番目のカ
シメにより、磁場エネルギーの基本波は、波腹値Fに対
して1/2(=sin60°)プラス側に振れた時点で影
響を受ける。36で示す2番目のカシメにより、波腹
値Fに対して1/2(=sin60°)プラス側に振れた
時点で影響を受ける。36で示す3番目のカシメによ
り、波腹値Fに対して1/2(=sin60°)プラス側
に振れた時点で影響を受ける。36示す4番目のカシ
メにより、波腹値Fに対して1/2(=sin60°)プ
ラス側に振れた時点で影響を受ける。即ち、全て同位相
となっており、4個のカシメによる影響が重なり合って
大きなコギングトルクを発生させる。
【0022】引き続き、本発明の第2実施形態に係るモ
ータについて、図5及び図6を参照して説明する。上述
した第1実施形態では、極数Pが4、電機子溝数Sが1
2のモータにおいて、電機子鉄心32の歯32aに等間
隔でN=3個のカシメが設けられた。これに対して、第
2実施形態では、図5に示すようにN=6個のカシメ3
6が設けらている。
【0023】図5に示す第2実施形態に係る極数P4、
電機子溝数Sが12で、カシメの数を6とした場合の磁
場エネルギについて、図6を参照して説明する。図中
で、36で示す1番目のカシメにより、磁場エネルギ
ーの基本波は、波腹値Fに対して1/2(=sin60
°)プラス側に振れた時点で影響を受ける。36で示
す2番目のカシメにより、波腹値Fに対して1/1(=
sin180°)マイナス側に振れた時点で影響を受け
る。36で示す3番目のカシメにより、波腹値の1/
2(=sin240°)プラス側に振れた時点で影響を受
ける。
【0024】更に、36で示す4番目のカシメによ
り、磁場エネルギーの基本波は、波腹値Fに対して1/
2(=sin60°)プラス側に振れた時点で影響を受け
る。36で示す5番目のカシメにより、波腹値Fに対
して1/1(=sin180°)マイナス側に振れた時点
で影響を受ける。36で示す6番目のカシメにより、
波腹値の1/2(=sin240°)プラス側に振れた時
点で影響を受ける。即ち、第2実施形態のモータでは、
120°づつ位相のずれたsin波上の6点が打ち消し合
い、カシメを6個設けるによりコギングトルクが発生し
なくなっている。
【0025】引き続き、本発明の第3実施形態に係るモ
ータについて、図7を参照して説明する。上述した第1
実施形態では、極数Pが4、電機子溝数Sが12のモー
タにおいて、電機子鉄心32の歯32aに等間隔でN=
3個のカシメが設けられた。これに対して、第3実施形
態では、N=9個の凹部が設けられている。
【0026】ここで、凹部を9個設けるには、9個全て
を電機子鉄心の12本の歯32aに配設すると、等間隔
に配置することができなくなる。このため、歯32aに
6個のカシメ36を設け、また、電機子鉄心32のバッ
クヨーク32bに等間隔で、3個のボルト穴(凹部)3
8を設けてある。
【0027】電機子鉄心Sとカシメの数Nとの比である
S/Nが整数ではない場合、ここでは、S/N(12/
9)が、1.33となるときには、電機子鉄心32の歯
32aに等間隔でカシメ36を配設することができな
い。このため、第3実施形態では、カシメ36を電機子
鉄心32の歯32aに6個等間隔で設ける。最小公倍数
を極数で割った数の整数倍だけカシメ36を設けること
で、歯32a側でのコギングトルクの発生の要因を少な
くする。一方、ボルト穴38を、電機子鉄心のバックヨ
ーク32bに3個等間隔で設ける。最小公倍数を極数で
割った数の整数倍だけボルト穴(凹部)を設けること
で、バックヨーク32b側でのコギングトルクの発生の
要因を少なくする。
【0028】上述した第3実施形態では、カシメ36と
ボルト穴38とを設けたが、バックヨーク側にボルト穴
38のみをN個設けることも可能である。また、上記実
施形態では、カシメ36を歯32aの中央位置に設けた
が、図8(A)に示すように、歯先にカシメ36を設け
ることもできる。更に、図8(B)に示すように、溶接
溝40を、N個設けることでも、溶接溝のアンバランス
に起因するコギングトルクの発生を防ぐことができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、極数と
溝数との最小公倍数を極数で割った数の整数倍だけ電機
子鉄心の歯にカシメを設けることで、コギングトルクの
発生を防ぎ、カシメ数を減らすことでモータの性能を向
上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は、第1実施形態の電気式動力舵取
装置に用いられるモータの断面図であり、図1(B)
は、図1(A)中の電機子鉄心のB−B断面図である。
【図2】極数Pと電機子溝数Sと、コギングトルクを発
生させないカシメの数Nとの関係を示す図表である。
【図3】電機子溝数Sが12で、カシメの数を3とした
場合の磁場エネルギの説明図である。
【図4】電機子溝数Sが12で、カシメの数を4とした
場合の磁場エネルギの説明図である。
【図5】第2実施形態に係るモータの断面図である。
【図6】電機子溝数Sが12で、カシメの数を6とした
場合の磁場エネルギの説明図である。
【図7】第3実施形態に係るモータの断面図である。
【図8】図8(A)は、歯先にカシメの設けられたモー
タの断面図であり、図8(B)は、凹部として溶接溝の
設けられたモータの断面図である。
【符号の説明】
10 モータ 20 回転子 22 シャフト 24 永久磁石 30 固定子 32 電機子鉄心 32a 歯 32b バックヨーク 34 巻線 36 カシメ(凹部) 38 ボルト穴(凹部)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 極数がP、電機子鉄心の溝数がSのモー
    タにおいて、 前記電機子鉄心に等間隔で設けられる凹部の数Nが、溝
    数がS未満であって、下式で表されることを特徴とする
    モータ。 N=n(整数)×(SとPとの最小公倍数)/P
  2. 【請求項2】 前記凹部は前記電機子鉄心の歯に設けら
    れたカシメであることを特徴とする請求項1のモータ。
  3. 【請求項3】 前記N個の凹部は、電機子鉄心のバック
    ヨークにQ(Q=n(整数)×(SとPとの最小公倍
    数)/P)個等間隔で設けられることを特徴とする請求
    項1のモータ。
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