JP2009183058A - ステータコアの固定方法、及びブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータケースへのステータコア及びリング部材の固定の際、この固定に伴うステータコアの変形を抑制することができるステータコアの固定方法を提供する。
【解決手段】モータケース１１内に径方向に隙間Ｓを有してステータコア１３が挿入配置され、その後、ステータコア１３の配置位置と対応するモータケース１１の外周面にリング部材１５が圧入又は焼嵌め固定される。そして、そのリング部材１５の固定によるモータケース１１の内径収縮にて、モータケース１１の内周面にステータコア１３が固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータケースに対するステータコアの固定方法、及びこのステータコアの固定方法を用いてなるブラシレスモータに関するものである。

ブラシレスモータのステータコアは、円筒状のモータケースの内周面に一般的に圧入や焼嵌めにて固定されている。ステータコアは、環状部と環状部から径方向内側に突出する複数のティース部とを有する構成であるが、従来より、個々のティース部毎に環状部が分割された複数の分割コアで構成し、分割コアが環状とされる前にティース部に巻線を巻装することでその巻装作業を容易化したものがある。そして、巻線の巻装後において分割コアが環状とされ、隣り合う分割コア同士が環状部の切れ目部分で溶接やかしめ等によって固定されてステータが構成され、該ステータがモータケースに対して固定されている。

ところで、モータ回転駆動時には、ロータマグネットとの磁気吸引力や反発力がステータコアに作用するため、ステータコアを拡縮する歪みが生じ、これが振動発生の要因の１つとなっている。特に、上記した分割型のステータコアでは、このようなステータコアの歪みがより生じ易い構造となっているため、振動の増大が懸念される。そこで、このようなステータコアの歪みを抑制すべく、ステータコアを支持するモータケースの剛性を高くして対応することが考えられている。

先ずは、モータケースの板厚を厚くする態様があるが、この態様ではモータケースを所定形状、例えば有底円筒状に絞り加工等で成形する際に大きなプレス加工圧が必要となり、大型のプレス加工機が必要となるため得策でなかった。また次に、例えば特許文献１のモータケースのように完全な二重構造とする態様や、例えば有底円筒状のモータケースにステータコアと同等の軸方向長さのリング部材をそのステータコア固定位置の外周面に外嵌させ、モータケースを部分的に二重構造とする態様もある。

このような二重構造のモータケースに対するステータコアの固定方法として、第１の固定方法としては、モータケースの内周面にステータコアを予め圧入や焼嵌めにて固定し、その後、モータケースのステータコア固定位置の外周面にリング部材を同じく圧入や焼嵌めにて固定する方法がある。また、第２の固定方法としては、モータケースのステータコア固定位置の外周面にリング部材を予め圧入や焼嵌めにて固定し、その後、モータケースのリング部材固定位置の内周面にステータコアを同じく圧入や焼嵌めにて固定する方法がある。
特開２００２−１１９０３０号公報

しかしながら、第１の固定方法では、リング部材を圧入又は焼嵌めした際、モータケースにはリング部材からの内径収縮力が作用するが、予め内嵌させていたステータコアには自身の固定時の内径収縮に加えそのリング部材の内径収縮力が作用する。そのため、この２つの内径収縮力がステータコアを変形させてしまう。また、第２の固定方法では、リング部材をモータケースに先に固定することから、モータケースの剛性が既に高くなっている。そのため、このようなモータケースにステータコアを圧入又は焼嵌めすると、モータケースからの反力が大きくステータコアには大きな内径収縮力が作用するため、これによってもステータコアを変形させてしまう。つまり、両固定方法とも、ステータコアの圧入又は焼嵌めと、リング部材の圧入又は焼嵌めとの両者の影響から、ステータコアに作用する内径収縮力が大きく、このことがステータコアの変形に繋がっている。特に、上記した分割型のステータコアにおいて大きな内径収縮力が作用することは、その構造上、深刻な問題である。

このように固定時にステータコアが変形によりしその変形が大きいほど、ステータコアとロータマグネットとの間のエアギャップが不均一となり易く、ロストルクやコギングトルクが増大してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータケースへのステータコア及びリング部材の固定の際、この固定に伴うステータコアの変形を抑制することができるステータコアの固定方法、及びこのステータコアの固定方法を用いてなるブラシレスモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、筒状のモータケース内に環状のステータコアを固定し、少なくともそのステータコア固定位置の外周面にリング部材を固定し、前記リング部材と径方向に一致する位置にて前記モータケースに前記ステータコアを固定するその固定方法であって、前記モータケース内に径方向に隙間を有して前記ステータコアを挿入配置する工程と、前記ステータコアの配置位置と対応する前記モータケースの外周面に前記リング部材を圧入又は焼嵌め固定し、そのリング部材の固定による前記モータケースの内径収縮にて前記モータケースの内周面に前記ステータコアを固定する工程とを備えたことをその要旨とする。

この発明では、モータケース内に径方向に隙間を有してステータコアが挿入配置され、その後、ステータコアの配置位置と対応するモータケースの外周面にリング部材が圧入又は焼嵌め固定される。そして、そのリング部材の固定によるモータケースの内径収縮にて、モータケースの内周面にステータコアが固定される。つまり、モータケースへのステータコア及びリング部材の固定の際、圧入又は焼嵌めをリング部材のみとしたことから、ステータコアにはリング部材の固定に伴うモータケースから受ける内径収縮力が好適な固定力相当まで軽減でき、ステータコアの変形を防止できる。しかも、この固定方法では、製造コストが嵩む圧入又は焼嵌め工程が１工程で済むため、製造コストの低減も図られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータコアの固定方法において、前記ステータコアは、周方向に複数に分割された分割コアで構成されるものであることをその要旨とする。

この発明では、ステータコアは、周方向に複数に分割された分割コアで構成されるものであるため、このような分割型のステータコアにおいては、その構造上、圧入又は焼嵌め時にモータケースから受ける内径収縮力にて変形し易いため、分割型のステータコアに適用する意義は大きい。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のステータコアの固定方法において、前記ステータコア及び前記リング部材が金属製、前記モータケースが樹脂製で構成、若しくは前記ステータコア及び前記モータケースが金属製、前記リング部材が樹脂製で構成されるものであることをその要旨とする。

この発明では、ステータコア及びリング部材が金属製、モータケースが樹脂製で構成される。若しくは、ステータコア及びモータケースが金属製、リング部材が樹脂製で構成される。つまり、モータケース又はリング部材を樹脂製とすることで、剛性の異なる樹脂部材を金属部材に密着させることによる振動減衰効果が期待できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法において、前記ステータコアの固定位置と対応する前記モータケースの内周面及び外周面のそれぞれに突部が周方向に複数形成され、各突部を介して前記ステータコア及び前記リング部材がそれぞれ固定されることをその要旨とする。

この発明では、ステータコアの固定位置と対応するモータケースの内周面及び外周面のそれぞれに突部が周方向に複数形成され、各突部を介してステータコア及びリング部材がそれぞれ固定される。これにより、モータケースに対するリング部材の接触面積が小となることから、モータケースへのリング部材の圧入又は焼嵌めが行い易い。また、各突部に応力を集中できるため、各部材の寸法誤差が吸収し易く、ステータコアの変形防止に寄与できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のステータコアの固定方法において、前記モータケースの内周面の複数の突部と前記モータケースの外周面の複数の突部とが、周方向に一致させて設けられることをその要旨とする。

この発明では、モータケースの内周面側の複数の突部と外周面側の複数の突部とが周方向に一致、即ち内周面側の突部と外周面側の突部とが内径収縮方向である径方向に並ぶため、寸法管理が容易となる。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のステータコアの固定方法において、前記モータケースの内周面の複数の突部と前記モータケースの外周面の複数の突部とが、周方向にずらして設けられることをその要旨とする。

この発明では、モータケースの内周面側の複数の突部と外周面側の複数の突部とが周方向にずらして設けられるため、モータ回転駆動時に生じるステータコアの振動が径方向外側に直接的に向かわないため、振動減衰効果が期待できる。また、リング部材の内径収縮力をモータケースを介してステータコアの周方向に分散でき、ステータコアの変形防止に寄与できる。

請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法において、前記モータケースの内周面の複数の突部は、前記ステータコアに設けられるティース部に対応して配置されることをその要旨とする。

この発明では、モータケースの内周面側の複数の突部は、ステータコアに設けられるティース部に対応して配置される。つまり、ステータコアはティース部と環状部とで構成されており、該ティース部部分は径方向に長く同方向の剛性が高いため、突部をティース部に対応して配置することで、突部から受ける内径収縮力によるステータコアの変形防止に寄与できる。また、ステータコアが分割コアで構成されている場合、隣接のティース部間の環状部で分割される構成のため、突部から受ける内径収縮力をその分割部分に直接的に作用するのを防止でき、分割型のステータコアの変形防止に寄与できる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法を用い、前記リング部材と径方向に一致する位置にて前記モータケースに前記ステータコアが固定されてなるブラシレスモータである。

この発明では、ブラシレスモータのステータコアの固定に、上記した請求項に記載の固定方法が用いられることで、ステータコアの変形の小さいブラシレスモータを提供できる。

本発明によれば、モータケースへのステータコア及びリング部材の固定の際、この固定に伴うステータコアの変形を抑制することができるステータコアの固定方法、及びこのステータコアの固定方法を用いてなるブラシレスモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のブラシレスモータ１０を示す。本実施形態のブラシレスモータ１０は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置用モータである。ブラシレスモータ１０のモータケース１１は金属製で有底円筒状をなし、その内周面の所定位置にステータ１２が固定されている。

ステータ１２は、図２に示すように、環状部１３ａと環状部１３ａから径方向内側に突出し周方向に等間隔の複数（本実施形態では１２個）のティース部１３ｂとを有する磁性金属製のステータコア１３と、各ティース部１３ｂにそれぞれ巻装された巻線１４とを備えてなる。また、このステータコア１３は、個々のティース部１３ｂ毎に環状部１３ａが隣接のティース部１３ｂ間の中間位置にて分割された複数（１２個）の分割コア１３ｘで構成され、分割コア１３ｘが環状とされる前にティース部１３ｂに巻線１４が巻装されている。そして、巻線１４の巻装後において分割コア１３ｘが環状とされ、隣り合う分割コア１３ｘ同士が環状部１３ａの切れ目部分で溶接やかしめ等によって固定されてステータ１２が構成され、該ステータ１２（ステータコア１３）がモータケース１１に対して固定されている。

また、モータケース１１には、ステータコア１３より軸方向長さが若干長い金属製のリング部材１５がそのステータコア１３の固定位置の外周面に固定されている。即ち、本実施形態のモータケース１１は、ステータコア１３の固定位置が部分的に二重構造とされ、そのステータコア１３の固定位置の剛性が部分的に高められて、モータ回転駆動時に生じるロータ１６のマグネット１９との磁気吸引力や反発力によるステータコア１３の拡縮する歪みが抑制されている。

図１に示すように、ステータ１２の内側にはロータ１６が収容されている。ロータ１６は、回転軸１７と、該回転軸１７に固定されたロータコア１８と、該ロータコア１８の外周面に固定されたマグネット１９とを備えている。ロータ１６は、回転軸１７の基端部がモータケース１１の底部中央に設置された軸受２０ａにて、該回転軸１７の先端側所定部位がモータケース１１の開口部に取着されるエンドフレーム２１の中央部に設置された軸受２０ｂにて、マグネット１９がステータ１２（ステータコア１３）に径方向に対向するように回転可能に支持されている。

また、回転軸１７のエンドフレーム２１側にはセンサロータ２２ａが固定され、エンドフレーム２１にはセンサステータ２２ｂが固定され、これらによりレゾルバ２２が構成されている。レゾルバ２２は、ロータ１６の回転位置に応じた検出信号を出力し、この回転位置検出信号に基づいてステータ１２（巻線１４）に供給する駆動電流の生成がなされている。そして、モータケース１１内にステータ１２、ロータ１６及びレゾルバ２２を収容した後、該モータケース１１の開口部にエンドフレーム２１が取着され、ブラシレスモータ１０が構成されている。

次に、このような構成のブラシレスモータ１０において、モータケース１１へのステータコア１３（ステータ１２）及びリング部材１５の固定方法について説明する。
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、巻線１４が巻装されたステータコア１３がモータケース１１内の所定位置に先に挿入される。このとき、ステータコア１３のモータケース１１への固定前においては、モータケース１１の内径よりステータコア１３（環状部１３ａ）の外径が若干小さく設定されているため、その挿入時にステータコア１３の外周面とモータケース１１の内周面との間に所定の隙間Ｓが生じるようになっている。

次いで、モータケース１１内にステータコア１３を遊嵌状態で位置決めしておき、そのステータコア１３の配置位置と対応するモータケース１１の外周面にリング部材１５が圧入又は焼嵌めにて固定される。すると、図３（ｂ）に示すように、リング部材１５の圧入又は焼嵌めによりモータケース１１が内径収縮し、この内径収縮によりモータケース１１の内周面がステータコア１３を押圧し、ステータコア１３がモータケース１１の内周面に好適な固定力にて固定される。換言すれば、このような好適な固定力が得られる隙間Ｓの寸法に設定されている。こうして、リング部材１５の圧入又は焼嵌めにより、該リング部材１５自身のモータケース１１への固定と、モータケース１１内のステータコア１３の固定とが同時に行われる。

これにより、モータケース１１へのステータコア１３及びリング部材１５の固定の際、圧入又は焼嵌めをリング部材１５のみとしたことから、ステータコア１３にはリング部材１５の固定に伴うモータケース１１から受ける内径収縮力が好適な固定力相当まで軽減され、ステータコア１３の内径収縮といった変形の防止が図られている。しかも、この固定方法では、製造コストが嵩む圧入又は焼嵌め工程が１工程で済むため、製造コストの低減も図られる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、モータケース１１内に径方向に隙間Ｓを有してステータコア１３が挿入配置され、その後、ステータコア１３の配置位置と対応するモータケース１１の外周面にリング部材１５が圧入又は焼嵌め固定される。そして、そのリング部材１５の固定によるモータケース１１の内径収縮にて、モータケース１１の内周面にステータコア１３が固定される。つまり、モータケース１１へのステータコア１３及びリング部材１５の固定の際、圧入又は焼嵌めをリング部材１５のみとしたことから、ステータコア１３にはリング部材１５の固定に伴うモータケース１１から受ける内径収縮力が好適な固定力相当まで軽減でき、ステータコア１３の変形を防止することができる。そのため、ステータコア１３の変形の小さいブラシレスモータ１０を提供することができる。

（２）本実施形態の固定方法では、圧入又は焼嵌め工程がリング部材１５の固定時の１工程で済むため、製造コストが嵩む圧入又は焼嵌め工程を少なく構成でき、製造コストの低減を図ることができる。そのため、ブラシレスモータ１０の低コスト化に寄与することができる。

（３）本実施形態のステータコア１３は、周方向に複数に分割された分割コア１３ｘで構成されるものであるため、このような分割型のステータコア１３においては、その構造上、圧入又は焼嵌め時にモータケース１１から受ける内径収縮力にて変形し易いため、分割型のステータコア１３に上記の固定方法を適用する意義は大きい。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ともに金属製のモータケース１１及びリング部材１５の磁性・非磁性を特に言及しなかったが、モータケース１１及びリング部材１５をともに磁性金属製とし、ステータコア１３とともに磁路を構成してもよい。また、ステータコア１３のみの磁路で十分であれば、モータケース１１及びリング部材１５を非磁性金属製としてもよい。また、モータケース１１を磁性金属製、リング部材１５を非磁性金属製としてもよい。

更に、ステータコア１３及びリング部材１５を金属製、モータケース１１を樹脂製で構成、若しくはステータコア１３及びモータケース１１を金属製、リング部材１５を樹脂製で構成してもよい。つまり、モータケース１１又はリング部材１５を樹脂製とすることで、剛性の異なる樹脂部材を金属部材に密着させることによる振動減衰効果が期待できる。

・上記実施形態では、ステータコア１３、モータケース１１及びリング部材１５をそれぞれ面接触させているが、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、モータケース１１の内周面や外周面に突部１１ａ，１１ｂを形成してもよい。

図４（ａ）に示す態様では、ステータコア１３の固定位置と対応するモータケース１１の内周面及び外周面のそれぞれに突部１１ａ，１１ｂが周方向に複数形成されている。各突部１１ａ，１１ｂは、ティース部１３ｂに対応して等間隔に、また内周面側の突部１１ａと外周面側の突部１１ｂとを周方向に一致させて配置されている。各突部１１ａ，１１ｂは、例えばステータコア１３及びリング部材１５の軸方向長さ分、軸方向に連続させて形成されている。そして、これら各突部１１ａ，１１ｂを介してステータコア１３及びリング部材１５がそれぞれ固定される。

これにより、モータケース１１に対するリング部材１５の接触面積が突部１１ｂにて小となることから、モータケース１１へのリング部材１５の圧入又は焼嵌めが行い易い。また、各突部１１ａ，１１ｂに応力を集中できるため、各部材の寸法誤差が吸収し易く、ステータコア１３の変形防止に寄与できる。

また、内周面側の突部１１ａと外周面側の突部１１ｂとが周方向に一致、即ち各突部１１ａ，１１ｂが内径収縮方向である径方向に並ぶため、寸法管理が容易である。
また、ティース部１３ｂ部分は径方向に長く同方向の剛性が高いため、内周面側の突部１１ａをティース部１３ｂに対応して配置することで、突部１１ａから受ける内径収縮力によるステータコア１３の変形防止に寄与できる。また、ステータコア１３は分割型であり、隣接のティース部１３ｂ間の環状部１３ａで分割される構成のため、突部１１ａから受ける内径収縮力をその分割部分に直接的に作用するのを防止でき、分割型であるステータコア１３の変形防止に寄与できる。

また、図４（ｂ）に示すように、モータケース１１の内周面側の突部１１ａに対し、隣接の突部１１ａ間の中間位置となるように外周面側の突部１１ｂが周方向にずらして設けてもよい。

このようにすれば、モータ回転駆動時に生じるステータコア１３の振動が径方向外側に直接的に向かわないため、振動減衰効果が期待できる。また、リング部材１５の内径収縮力をモータケース１１を介してステータコア１３の周方向に分散でき、ステータコア１３の変形防止に寄与できる。

また、図４（ｃ）に示すように、モータケース１１に設ける突部を内周面側の突部１１ａのみとし、外周面側の突部１１ｂを省略してもよい。また、内周面側の突部１１ａを省略し、外周面側の突部１１ｂのみを設けてもよい。

・上記実施形態では、ステータコア１３を分割コア１３ｘを用いた分割型で構成したが、一体型で構成してもよい。
・上記実施形態では、ブラシレスモータ１０に適用したが、ステータコア１３が径方向外側に配置される構成のその他のモータに適用してもよい。

・上記実施形態では、ブラシレスモータ１０は電動パワーステアリング装置に用いられるものであったが、その他の装置であってもよい。

本実施形態におけるブラシレスモータの軸方向断面図である。 同じくブラシレスモータの径方向断面図である。 （ａ）（ｂ）は、モータケースに対するステータコア及びリング部材の固定方法を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、別例におけるモータケースに対するステータコア及びリング部材の固定部分を説明する断面図である。

符号の説明

１１…モータケース、１１ａ，１１ｂ…突部、１３…ステータコア、１３ｂ…ティース部、１３ｘ…分割コア、１５…リング部材、Ｓ…隙間。

Claims (8)

1. 筒状のモータケース内に環状のステータコアを固定し、少なくともそのステータコア固定位置の外周面にリング部材を固定し、前記リング部材と径方向に一致する位置にて前記モータケースに前記ステータコアを固定するその固定方法であって、
   前記モータケース内に径方向に隙間を有して前記ステータコアを挿入配置する工程と、
   前記ステータコアの配置位置と対応する前記モータケースの外周面に前記リング部材を圧入又は焼嵌め固定し、そのリング部材の固定による前記モータケースの内径収縮にて前記モータケースの内周面に前記ステータコアを固定する工程と
   を備えたことを特徴とするステータコアの固定方法。
2. 請求項１に記載のステータコアの固定方法において、
   前記ステータコアは、周方向に複数に分割された分割コアで構成されるものであることを特徴とするステータコアの固定方法。
3. 請求項１又は２に記載のステータコアの固定方法において、
   前記ステータコア及び前記リング部材が金属製、前記モータケースが樹脂製で構成、若しくは前記ステータコア及び前記モータケースが金属製、前記リング部材が樹脂製で構成されるものであることを特徴とするステータコアの固定方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法において、
   前記ステータコアの固定位置と対応する前記モータケースの内周面及び外周面のそれぞれに突部が周方向に複数形成され、各突部を介して前記ステータコア及び前記リング部材がそれぞれ固定されることを特徴とするステータコアの固定方法。
5. 請求項４に記載のステータコアの固定方法において、
   前記モータケースの内周面の複数の突部と前記モータケースの外周面の複数の突部とが、周方向に一致させて設けられることを特徴とするステータコアの固定方法。
6. 請求項４に記載のステータコアの固定方法において、
   前記モータケースの内周面の複数の突部と前記モータケースの外周面の複数の突部とが、周方向にずらして設けられることを特徴とするステータコアの固定方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法において、
   前記モータケースの内周面の複数の突部は、前記ステータコアに設けられるティース部に対応して配置されることを特徴とするステータコアの固定方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のステータコアの固定方法を用い、前記リング部材と径方向に一致する位置にて前記モータケースに前記ステータコアが固定されてなることを特徴とするブラシレスモータ。

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