JP2008312407A - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ティースを構成する各鋼板の撓みを防止することが可能なモータ及びそのモータを備えた電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のモータ１０によれば、ティース２３を構成する各ティース構成鋼板３２は、その幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に隆起するように「く」の字状に屈曲しているので、各ティース構成鋼板３２の積層方向における剛性が向上し、各ティース構成鋼板３２の撓みを防止することが可能となる。これにより、ティース構成鋼板３２の積層方向における振動を防止することができ、その振動に伴うモータ１０からの異音の発生を防止することができる。さらに、各ティース構成鋼板３２の積層方向における剛性が向上したことで、それらが積層してなるティース２３の剛性も向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ及びそのモータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来より、モータのステータに備えられたティース１は、図９に示すように平板状をなした複数の鋼板１ａ，１ａをモータ回転軸方向（図９の上下方向）に積層した構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２８００２２号公報（段落［００２２］、第１図）

ところで、モータ回転軸方向におけるロータの磁極の長さとティースの長さが異なる場合や、ロータの磁極にスキューが設けられていた場合には、ロータの磁極とティースとの間に働く吸引力や反発力によって、ティース１を構成する各鋼板１ａ，１ａの積層方向に負荷がかかる事態が生じ得るが、上述した従来のモータでは、この負荷によってティース１を構成する各鋼板１ａ，１ａが積層方向で撓んで振動が発生し、この振動により異音が生じる虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ティースを構成する各鋼板の撓みを防止することが可能なモータ及びそのモータを備えた電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータ（１０）は、モータ回転軸（Ｊ１）方向に複数の鋼板（３２）を積層してなるティース（２３）を備えたモータ（１０）において、ティース（２３）を構成する各鋼板（３２）は、そのティース（２３）の幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に隆起するように屈曲又は湾曲したところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のモータ（１０）において、ティース（２３）は、複数の鋼板（３３）をモータ回転軸（Ｊ１）方向に積層してなる筒状のステータヨーク本体（２２）の内周面から複数張り出され、ティース（２３）を構成する鋼板（３２）を、ステータヨーク本体を構成する鋼板（３３）に一体成形すると共に、ステータヨーク本体（２２）を構成する各鋼板（３３）は平板状をなしたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のモータ（１０）において、ステータヨーク本体（２２）を構成する鋼板（３３）は、周方向の複数位置でティース（２３）毎に分割されたところに特徴を有する。

請求項４の発明に係る電動パワーステアリング装置（１００）は、請求項１乃至３の何れかに記載のモータ（１０）を、ハンドル（１０７）の操舵力を補助するための動力源として備えたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、ティースを構成する各鋼板をそのティースの幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に隆起するように屈曲又は湾曲させたことで、ティースを構成する鋼板の積層方向における剛性が向上する。これにより、ティースを構成する各鋼板に対して積層方向の負荷がかかった場合でも、ティースを構成する各鋼板の撓みを防止することが可能となる。また、ティースを構成する各鋼板の撓みを原因とした振動及び異音の発生を防止することができる。

［請求項２の発明］
ティースを構成する鋼板は、ステータヨーク本体を構成する鋼板とは別体で成形してもよいし、請求項２の発明のようにステータヨーク本体を構成する鋼板にティースを構成する鋼板を一体成形してもよい。また、ステータヨーク本体を構成する各鋼板を、ティースを構成する各鋼板と同様に屈曲又は湾曲した形状としてもよいし、請求項２の発明のように平板状としてもよい。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、ステータヨーク本体を構成する鋼板は、周方向の複数位置でティース毎に分割されており、そのステータヨーク本体を構成する鋼板を積層することで、筒形のステータヨークを隣り合ったティース同士の間で縦割り分割した構造のヨークピースを形成することができる。そして、各ヨークピースに備えたティースに電線を巻回してコイルを形成してから、複数のヨークピースを合体させることでステータが構成される。

［請求項４の発明］
請求項４の電動パワーステアリング装置によれば、ティースを構成する各鋼板の撓みを防止することで、それに伴う振動及び異音の発生を防止することが可能なモータを、ハンドルの操舵力を補助するための動力源として備えたので、ハンドルに伝わる振動を低減することができ、操舵フィーリングを向上することができる。また、電動パワーステアリング装置の騒音を抑えて車室内の静粛性を向上させることができる。

以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、本発明のモータ１０に備えたロータ１１は、円筒状のロータシャフト１２の外周面に永久磁石であるリング磁石１３を固定して備えており、そのリング磁石１３は、ロータ１１の周方向で交互に磁極が反転するように着磁されている。即ち、ロータ１１の径方向の内外に向かってＮＳ極となった磁極１３Ｎと、逆にＳＮ極になった磁極１３Ｓとがリング磁石１３の周方向に交互に設けられて、例えば１０極構造になっている。

これに対し、モータ１０に備えたステータ２０のうちステータヨーク２１は、円筒状をなしたステータヨーク本体２２の内周面から径方向内側（ロータ１１）に向けて複数（例えば１２）個のティース２３，２３を張り出した構造になっている。ティース２３は、モータ回転軸Ｊ１と平行（図１の紙面直交方向）に延びている（図２参照）。

各ティース２３には、ステータヨーク２１の径方向内側に向かって延びた脚部２４と、その脚部２４よりティース２３の先端側に形成されかつ脚部２４より幅広になった先端幅広部２５とが備えられている。具体的には、先端幅広部２５は脚部２４の先端からステータヨーク２１の中心に向かうに従って徐々に幅が広がった鳩尾形状をなしている。そして、各ティース２３の主として脚部２４に電線が巻回されて電磁コイル２７が構成され、これにより各ティース２３がステータ２０の各磁極を構成するようになっている。

ステータヨーク２１は周方向でティース２３毎に複数のヨークピース２６，２６に分割可能となっている。即ち、図２に示すようにヨークピース２６は、ステータヨーク２１を隣り合ったティース２３，２３同士の間で縦割り分割した構造をなしている。また、各ヨークピース２６は、モータ回転軸Ｊ１方向に複数の鋼板ピース３１を積層して構成されている。

図４及び図５には、単体の鋼板ピース３１が示されている。鋼板ピース３１は、積層状態（図２及び図３の状態）でティース２３（脚部２４及び先端幅広部２５）を構成する鋼板３２（以下、「ティース構成鋼板３２」という）と、ステータヨーク本体２２を構成する鋼板３３（以下、「ヨーク構成鋼板３３」という）とを一体成形してなる。

各ヨーク構成鋼板３３は平板状をなしており、その板厚方向がモータ回転軸Ｊ１に対して平行になるように配して積層されて、ステータヨーク本体２２を構成している（図３参照）。

ヨーク構成鋼板３３のうち、ティース構成鋼板３２との交差部分には、円形孔３４が打ち抜かれており、円形孔３４を挟んだ両側には鋼板ピース３１の一部を板厚方向に押圧して係止突起３５，３５が形成されている。即ち、鋼板ピース３１の積層方向における一方の面に係止突起３５が突出し、他方の面には係止突起３５が一方の面に突出することで陥没した係止凹部が形成されている。

そして複数の鋼板ピース３１を図２及び図３の如く積層させると、一の鋼板ピース３１の係止突起３５が、その一の鋼板ピース３１に重なった他の鋼板ピース３１の係止凹部に押し込まれ、これにより複数の鋼板ピース３１が積層された状態に保持される。そして、所定複数の鋼板ピース３１が積層されてヨークピース２６が形成され、そのヨークピース２６のティース２３に電線を巻回して電磁コイル２７を形成してから複数のヨークピース２６を環状に合体することで、ステータ２０が構成される。そして、そのステータ２０の内側に上記ロータ１１を挿入して回転可能に軸支することで、モータ１０が構成される。

ところで、図５に示すように、各鋼板ピース３１のうちティース構成鋼板３２は、その幅方向の中央部で略「く」の字状に折れ曲がっている。即ち、図３に示すように、各ティース構成鋼板３２は、幅方向（図３の左右方向）の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側（図３の上側）に山形に隆起しかつ、稜線が脚部２４の両側辺と略平行に延びた隆起部３６を有している。そして各ティース構成鋼板３２は、積層方向の一方側の面に隆起部３６が突出したことで、その裏面に谷形の陥没部３７が形成され、一のティース構成鋼板３２に形成された陥没部３７に、他のティース構成鋼板３２の隆起部３６が嵌り込んだ状態で積層されている（図３参照）。

次に本実施形態の作用及び効果を説明する。モータ回転軸Ｊ１方向におけるロータ１１の磁極１３Ｎ，１３Ｓの長さとティース２３の長さが異なる場合や、ロータ１１の磁極１３Ｎ，１３Ｓにスキューが設けられていた場合には、ロータ１１の磁極１３Ｎ，１３Ｓとティース２３との間に働く磁気的な吸引力や反発力によってティース構成鋼板３２の積層方向に負荷がかかる事態が生じ得る。

これに対し、本実施形態によれば、ティース２３を構成する各ティース構成鋼板３２は、その幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に隆起するように「く」の字状に屈曲しているので、各ティース構成鋼板３２の積層方向における剛性が向上し、上述した負荷による各ティース構成鋼板３２の撓みを防止することが可能となる。これにより、ティース構成鋼板３２の積層方向における振動を防止する（即ち、振動のパワースペクトルを抑える）ことができ、その振動に伴うモータ１０からの異音の発生を防止することができる。さらに、各ティース構成鋼板３２の積層方向における剛性が向上したことで、それらが積層してなるティース２３の剛性も向上する。

次に、このモータ１０を使用した電動パワーステアリング装置１００について説明する。図６に示すように、この電動パワーステアリング装置１００は、車両１１０に備えた１対の転舵輪１０１，１０１の間に差し渡された転舵輪間シャフト１０２と、その転舵輪間シャフト１０２の外側を覆ったシャフトケース１０３とを備えている。転舵輪間シャフト１０２の両端は、タイロッド１０２Ｔ，１０２Ｔを介して各転舵輪１０１，１０１に連結され、シャフトケース１０３は、車両１１０の本体に固定されている。また、転舵輪間シャフト１０２の中間部分にはラック（図示せず）が形成され、シャフトケース１０３の中間部を側方から貫通したピニオン（図示せず）がこのラックに噛合している。

ピニオンの上端部にはインターミディエートシャフト１０５（以下、「インタミシャフト１０５」という）が連結され、そのインタミシャフト１０５の上端部にはステアリングシャフト１０６が連結され、さらにそのステアリングシャフト１０６の上端部にはハンドル１０７が連結されている。そして、インタミシャフト１０５とステアリングシャフト１０６との連結部分に、減速機構１０８を介してモータ１０のロータ１１が連結されている。また、ステアリングシャフト１０６には、舵角センサ１１１とトルクセンサ１１２とが取り付けられ、ハンドル１０７の操舵角θｓを検出すると共に、ステアリングシャフト１０６にかかる操舵抵抗Ｔｆ（負荷トルク）を検出している。さらに、転舵輪１０１の近傍には、転舵輪１０１の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ１１３が設けられている。そして、操舵制御装置１１４が、舵角センサ１１１、トルクセンサ１１２及び車速センサ１１３の検出信号に基づいた運転状況に応じてモータ１０を駆動し、これにより運転者によるハンドル操作をモータ１０で補助して転舵輪１０１，１０１を転舵することができる。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１００では、各ティース構成鋼板３２の撓みを防止することで、それに伴う振動及び異音の発生を防止したモータ１０をハンドル１０７の操舵力を補助するための動力源として備えたので、ハンドル１０７に伝わる振動を低減することができ、操舵フィーリングを向上することができる。また、電動パワーステアリング装置１００の騒音を抑えて車室内の静粛性を向上させることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、各ティース構成鋼板３２は、「く」の字状に屈曲していたが、図７に示すように、各ティース構成鋼板３２は、幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に向かって隆起するように湾曲して（弓なりに反って）いてもよい。

（２）ティース構成鋼板３２とヨーク構成鋼板３３とを別部品として、互いに合体可能な構造としてもよい。

（３）図８に示すように、ティース構成鋼板３２のみならず、ヨーク構成鋼板３３を含む鋼板ピース３１全体が、幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方に隆起するように屈曲又は湾曲していてもよい。

（４）ロータ１１は、リング磁石１３の代わりにセグメント磁石を備えていてもよい。また、ロータ１１の磁極が永久磁石以外のもので構成されたモータに本発明を適用してもよい。例えば、スイッチトリラクタンスモータに本発明を適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るモータの断面図 ヨークピースの斜視図 ヨークピースをティース側から見た側面図 鋼板ピースの平面図 （Ａ）鋼板ピースの斜視図、（Ｂ）鋼板ピースをティース構成鋼板側から見た側面図 電動パワーステアリング装置の概念図 変形例に係るヨークピースの側面図 変形例に係るヨークピースの側面図 従来のモータにおけるティースの斜視図

符号の説明

１０ モータ
３２ ティース構成鋼板（ティースを構成する鋼板）
３３ ヨーク構成鋼板（ステータヨーク本体を構成する鋼板）
１００ 電動パワーステアリング装置
１０７ ハンドル
Ｊ１ モータ回転軸

Claims (4)

1. モータ回転軸方向に複数の鋼板を積層してなるティースを備えたモータにおいて、
   前記ティースを構成する各鋼板は、そのティースの幅方向の両端部から中央部に向かうに従って積層方向の一方側に隆起するように屈曲又は湾曲したことを特徴とするモータ。
2. 前記ティースは、複数の鋼板を前記モータ回転軸方向に積層してなる筒状のステータヨーク本体の内周面から複数張り出され、
   前記ティースを構成する前記鋼板を、前記ステータヨーク本体を構成する前記鋼板に一体成形すると共に、
   前記ステータヨーク本体を構成する各鋼板は平板状をなしたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記ステータヨーク本体を構成する前記鋼板は、周方向の複数位置で前記ティース毎に分割されたことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のモータを、ハンドルの操舵力を補助するための動力源として備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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