JP2013034388A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータケースに対してステータを軸方向に確実に位置決めして、当該モータケースにステータを確実に保持させることができると共に、ステータコアに歪みが生じることを防止してロストルクを低減することが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】略円筒状に形成されたモータケース10と、モータケース10の挿入口11から挿入され、モータケース10の内側に配設されたステータ30を備え、モータケース10の内周面12に、挿入口11側の内径が奥側の内径よりも大きくなる内周段差が形成され、モータケース10は、前記内周段差により形成される内周段差面16を有し、ステータ30は、内周段差面16と当接する当接面を有し、モータケース10の内周面12とステータ30の外周面とが非接触である。
【選択図】図1
【解決手段】略円筒状に形成されたモータケース10と、モータケース10の挿入口11から挿入され、モータケース10の内側に配設されたステータ30を備え、モータケース10の内周面12に、挿入口11側の内径が奥側の内径よりも大きくなる内周段差が形成され、モータケース10は、前記内周段差により形成される内周段差面16を有し、ステータ30は、内周段差面16と当接する当接面を有し、モータケース10の内周面12とステータ30の外周面とが非接触である。
【選択図】図1
Description
本発明は、回転電機に係り、特に、ブラシレスモータの改良に関する。
従来、ブラシレスモータのモータケースにステータを固定する方法として、ステータを圧入する方法(例えば、特許文献1参照)や、ステータを焼きばめする方法等が紹介されている。しかしながら、圧入や焼きばめによる固定方法は、ステータの構成要素であるステータコアが応力で歪み、ロストルクが悪化することが懸念されている。
そこで、ステータコアの一部を圧入により固定する構造として、ステータコアと、当該ステータコアの軸方向に該ステータコアに挿入され、その一端がモータケースに固定されることにより前記ステータコアを前記モータケースに締結する締結部と、前記締結部が前記モータケースに固定される側に対して軸方向反対側に位置する前記ステータコアの軸方向端部に固定され、前記モータケースの内周面に当接する当接部とを備えたステータの固定構造が提案されている。(例えば、特許文献2参照)。
また、ステータをモータケースに圧入する際に、ステータコアに歪みが生じるのを防止するため、前記ステータコアとモータケースとの間に制振材を挿入した電動パワーステアリング装置も紹介されている。(例えば、特許文献3参照)。
そしてまた、ステータの振動を吸収してモータケースの振動音を低減するため、モータケースの内周面と前記ステータの外周面とを互いに非接触となるように形成し、且つ前記モータケースの内周面と前記ステータの外周面との間に弾性部材を設けたブラシレスモータも紹介されている。(例えば、特許文献4参照)。
さらにまた、その他の固定方法として、モータケースとステータとを接着剤により固定する方法も紹介されている。
しかしながら、特許文献2に記載されているように、ステータコアの一部を圧入により固定する構造や、特許文献3及び4に記載されているように、ステータとモータケースとの間に隙間を設け、当該隙間に弾性部材(制振材)を介在させた構造では、回転トルクによる反力がかけられた際に、モータケースに対してステータがさらに確実に保持されることが望まれている。
また、ステータとモータケースとを接着剤により固定する方法は、ステータの外周面またはモータケースの内周面に予め接着剤を薄く塗布した後、ステータをモータケースに挿入するが、前記接着剤の膜圧が薄いため、ステータの外周面と、モータケースの内周面との間隔(隙間)を小さくする必要がある。したがって、ステータをモータケースに挿入する際に接着剤が削げ、この削げた接着剤がステータに押されてモータケースの奥側(底面側)に移動し、また、奥側に塗布されている接着剤も削げるため、はみ出した接着剤が硬化して異物化する虞がある。このため、接着剤の硬化時間、強度、塗布量の管理等を含めた工程管理が困難であり、高コスト化を招いていた。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、モータケースに対してステータを軸方向に確実に位置決めして、当該モータケースにステータを確実に保持させることができると共に、ステータコアに歪みが生じることを防止してロストルクを低減することが可能な回転電機を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明は、略円筒状に形成されたモータケースと、前記モータケースの挿入口から挿入され、当該モータケースの内側に配設されたステータと、を備えた回転電機であって、前記モータケースの内周面に、前記挿入口側の内径が奥側の内径よりも大きくなる内周段差が形成されてなり、当該モータケースは、前記内周段差により形成される内周段差面を有し、前記ステータは、前記内周段差面と当接する当接面を有し、前記モータケースの内周面と前記ステータの外周面とが非接触である回転電機を提供するものである。
この構成を備えた回転電機は、モータケースに形成された内周段差面と、ステータに形成された当接面とが当接しているため、前記モータケースに対してステータを軸方向に確実に位置決めすることができる。さらにまた、モータケースの内周面とステータの外周面とが非接触であるため、ステータに応力がかからず、当該ステータコアに歪みが生じることがない。したがって、ロストルクを低減することができる。
本発明にかかる回転装置の一実施態様として、前記ステータは、当該ステータの外周面の前記内周段差と対向する位置に、当該内周段差と相補する外周段差が形成されてなり、前記当接面は、当該外周段差により形成された外周段差面からなり、前記内周段差面と前記外周段差面とが当接される構成を備えることができる。あるいは、前記当接面は、前記ステータの挿入方向側の端面(前記モータケースの奥側となる方向にある端面)であってもよい。
また、本発明にかかる回転電機は、前記内周段差が前記モータケースの内周面に互いに間隔をおいて複数形成されてなり、前記ステータの外周面に、前記各々の内周段差に対向する外周段差が各々形成された構成を備えることができる。
また、本発明にかかる回転電機は、前記モータケースの挿入口側に配設されるブラケットをさらに備え、前記内周段差により形成される大径部が前記モータケースの挿入口側先端部からなり、前記ステータの前記外周段差により形成される大径部は、前記モータケースの挿入口側先端部と、前記ブラケットとで挟持されると共に、固定部材によって共締めされた構成を備えることができる。この構成の場合、前記固定部材として、例えば、ネジ等が挙げられるが、前記ブラケットに、ステータ及びモータケースをネジで固定する場合は、ステータに形成したネジ孔をステータの周方向に沿って延びる長穴にすることで、組み立て時に、当該ステータを周方向にある程度移動させる(回転させる)ことができるようになる。したがって、レゾルバ信号と誘起電圧の調整を簡単に行うことができる。
そしてまた、本発明にかかる回転電機は、前記モータケースの内周面と前記ステータの外周面との間の、前記内周段差面よりも挿入口側に、前記接着剤を介在させることができる。このように構成することで、モータケースの内周面とステータの外周面とを接着剤により固定することができるため、モータケースにステータをさらに確実に位置決めさせて保持させることができる。また、接着剤は、前記内周段差面よりも挿入口側に介在しているため、ステータがモータケースに挿入される際に、仮に、接着剤が奥側に移動しようとしても、当該内周段差面と前記当接面との当接により、接着剤がこれ以上奥側に移動することを阻止することができる。したがって、回転電機の奥側に、接着剤に起因する異物が存在することを防止することができる。
さらにまた、本発明にかかる回転電機は、前記モータケースの前記内周段差により形成される小径部の内周面と、前記ステータの前記外周段差により形成される小径部の外周面との間にリング部材を介在させることができる。このように構成することで、ステータをモータケースに挿入する際に、当該ステータとモータケースとの同軸度を確保しやすくなり、ステータの挿入及び位置決めがさらに容易となる。また、前記リング部材を弾性部材から構成することで、前記ステータの挿入及び位置決めが一層容易となると共に、回転電機に振動が加えられた際に、当該振動をリング部材によって効率よく吸収することができる。
また、本発明にかかる回転電機は、前記内周段差により形成される大径部が前記モータケースの挿入口側先端部から構成されている場合、当該モータケースの大径部と、前記ステータの大径部との間、及び、前記ステータの大径部と、前記ブラケットとの間、の少なくとも一方に、弾性部材を介在させることができる。このように構成することで、ステータの振動がモータケース及び/またはブラケットに伝播されることを抑制することができる。
なお、本発明にかかる回転電機は、例えば、電動パワーステアリング装置等のモータとして使用することができる。
本発明にかかる回転電機は、モータケースに対してステータを軸方向に確実に位置決めして、当該モータケースにステータを確実に保持させることができると共に、ステータコアに歪みが生じることを防止してロストルクを低減することができる。
次に、本発明の好適な実施例にかかる回転電機について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施例では、回転電機として、EPS(Electric Power Steering:電動パワーステアリング装置)用モータを例にとって説明する。また、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施例にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
図1は、本発明の実施例1にかかるEPS用モータの回転軸方向に沿った断面図、図2は、実施例1にかかるEPS用モータの底面図、図3は、実施例1にかかるEPS用モータの正面図、図4は、図3に示すEPS用モータの一部を拡大して示す正面図、図5は、図1に示すEPS用モータのモータケースを示す断面図、図6は、図1に示すEPS用モータの一部を拡大して示す断面図である。なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。
図1〜図6に示すように、実施例1にかかるEPS用モータ1は、略円筒状に形成されたモータケース10と、モータケース10の内側の略中央部に配設されたロータ20と、モータケース10の挿入口11(図5参照)から挿入され、モータケース10の内周面12とロータ20の外周面との間に配設されたステータ30と、モータケース10の挿入口11側に配設され、EPS用モータ1を図示しないEPS本体に固定するブラケット50を備えている。
モータケース10の底面13には、ロータ20のシャフト(回転軸)21の一端を支持するベアリング(軸受)22が収容される軸受収容部14が形成されている。このモータケース10の挿入口11側の端面には、外側に向けたフランジ15が形成されている。このフランジ15により、モータケース10の内周面12には、挿入口11の内径R(図5参照)が、底面13側の内径r(図5参照)よりも大きくなる段差(内周段差)が形成される。そして、フランジ15の挿入口11側の面が、後に詳述するステータ30の大径部34の外周段差面36と当接する内周段差面16となっている。なお、実施例1では、フランジ15の径が、モータケース10の内径Rとなっている。
ロータ20は、モータケース10内に回転自在に配置されたシャフト21と、シャフト21の外周面に固定された円環状のロータコア24と、ロータコア24の外周面に固定されたマグネット26と、マグネット26の外周面に装着されてマグネット26を覆う円環状のロータカバー28と、を備えて構成されている。
トルクを伝達するためのシャフト21は、その軸方向一端側(底面13側の端部)が、モータケース10の軸受収容部14に装着されたベアリング22に回転自在に軸支されている。また、シャフト21の軸方向他端側は、ブラケット50に装着されたベアリング52に回転自在に軸支されている。また、シャフト21の、ベアリング52とロータコア24との間には、レゾルバロータ53が配置されており、レゾルバロータ53の近傍には、レゾルバステータ54が配置されている。このレゾルバステータ54は、端子台55に固定されており、端子台55には、ブラケット50に装着されたグロメット56内に挿入されているパワーハーネス57が接続されている。なお、図2及び図3に記載した符号58は、センサハーネスである。
ステータ30は、ステータコア31と、ステータコア31に配設されたインシュレータ32と、インシュレータ32が配設されたステータコア31に巻線されたコイル33を備えている。そして、パワーハーネス57を介してコイル33が通電されることで、ロータ20を回転駆動するための回転磁界が形成されるようになっている。なお、コイル33は、TIG溶接等により端子台55に接合されている。
また、ステータ30は、挿入口11側に位置する先端部が大径部34となっており、大径部34よりも底面13側が、大径部34よりも外径が小さな小径部35となっている。即ち、ステータ30は、大径部34と小径部35とにより段差(外周段差)が形成され、この外周段差は、モータケース10に形成されている内周段差と対向すると共に、内周段差と相補した形状を有している。そして、大径部34の底面13側の面が、モータケース10の内周段差面16と当接する外周段差面36となっている。また、ステータ30の小径部35の外径は、モータケース10の小径部(即ち、小径部35と対向する領域)の内径よりも小さくなっている。これにより、ステータ30の小径部35の外周面と、モータケース10の内周面12のうち小径部35と対向する面との間には、隙間が形成され、両者は非接触(直接接触しない構造)となる。したがって、ステータ30をモータケース10に挿入する際に、ステータ30に応力がかかることがなく、ステータコア31に歪みが生じるのを防止することができ、ロストルクやロストルク変動の要因を低減することができる。
このステータ30は、モータケース10の挿入口11からモータケース10の奥側(底面13側)に向けて挿入され、大径部34の外周段差面36を、モータケース10の内周段差面16に当接させた状態でモータケース10に配設される。したがって、モータケース10に対してステータ30を軸方向に確実に位置決めすることができる。
さらにまた、この大径部34の外周段差面36と反対側の面には、ブラケット50が配設され、大径部34は、モータケースのフランジ15と、ブラケット50とによって挟持された状態で、ネジ60によってこれらと共締めされている。なお、ステータ30の大径部34の所望位置には、ネジ60が挿入される長穴38が貫通形成されている。この長穴38は、特に図3及び図4に示すように、大径部34の周方向に沿って延びる(長くなる)形状を有している。したがって、組み立て時に、ステータ30を周方向にある程度移動させる(回転させる)ことができ、レゾルバ信号と誘起電圧の調整を簡単に行うことができる。
なお、実施例1にかかるEPS用モータ1は、例えば、図7に示すように、ステータコア31の底面13側の端部外周面に沿って環状溝61を形成し、この環状溝61に弾性部材62(例えば、制振鋼板、Cリング、Oリング、樹脂リング、ゴムリング等)を配設することで、ステータ30の外周面と、モータケース10の内周面12との間に、弾性部材62を介在させた構成としてもよい。このようにすることで、振動が加えられた際に、ステータ30が振動することを防止することができると共に、モータケース10に対するステータ30の挿入及び位置決めをさらに容易に行うことができる。なお、この時、弾性部材62の配設位置は、小径部35と、モータケース10の内周面12との間であれば、特に限定されるものではないが、実施例1にかかるEPS用モータ1は、大径部34がフランジ及びブラケット50によって挟持され、この部分が固定されている構成であるため、弾性部材62は、ステータコア31の底面13側の端部に配設されることが、振動防止の点で好ましい。
また、実施例1にかかるEPS用モータ1は、例えば、図8に示すように、モータケース10のフランジ15と、ステータ30の大径部34との間に弾性部材63を配設し、ステータ30の大径部34とブラケット50との間に弾性部材64を配設してもよい。このようにすることで、通電時に、ステータコア31の周方向に発生する加振力がモータケース10に伝達するのを防止することができ、EPS用モータ1から発生する騒音や振動をさらに低減することができる。また、ステータ30のセンタリングを行いやすくすると共に、シール性を向上させることもできる。なお、弾性部材63及び64のうち、いずれか一方を配設しただけでも効果を得ることはできる。
次に、本発明の実施例2にかかるEPS用モータについて、図面を参照して説明する。なお、実施例2では、実施例1で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9は、本発明の実施例2にかかるEPS用モータの回転軸方向に沿った断面図、図10は、図9に示すEPS用モータの一部を拡大して示す断面図である。なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。
図9及び図10に示すように、実施例2にかかるEPS用モータ2の、実施例1にかかるEPS用モータ1と異なる主な点は、モータケース100の構造と、ステータ130の構造と、ステータ130の取付構造である。
モータケース100は、略円筒状に形成され、挿入口11側の端面には、外側に向けたフランジ115が形成されている。また、モータケース100の内周面112には、挿入口11側の内径R(図9参照)が奥側(底面13側)の内径r(図9参照)よりも大きくなる段差(内周段差)が形成されている。そして、この内周段差により、モータケース100の内周面112に内周段差面116が形成されている。
ステータ130は、ステータコア131と、ステータコア131に配設されたインシュレータ32と、インシュレータ32が配設されたステータコア131に巻線されたコイル33を備えている。ステータコア131の外周面132であって、モータケース100に形成されている内周段差と対向する位置には、この内周段差と相補する形状の段差(外周段差)が形成されている。即ち、ステータ130は、軸方向略中央部から挿入口11側に位置する部分が大径部134となっており、大径部134よりも底面13側が、大径部134よりも外径が小さな小径部135となっている。そして、この外周段差により、ステータコア131の外周面132には、内周段差面116に当接する外周段差面136が形成されている。
また、ステータ130の小径部135の外径は、モータケース100の小径部(即ち、小径部135と対向する領域)の内径よりも小さくなっており、ステータ130の大径部134の外径は、モータケース100の大径部(即ち、大径部134と対向する領域)の内径よりも小さくなっている。この構成により、ステータ130の小径部135の外周面と、モータケース100の内周面112のうち小径部135と対向する面との間には、隙間が形成され、両者は非接触(直接接触しない構造)となる。また、ステータ130の大径部134の外周面と、モータケース100の内周面112のうち大径部134と対向する面との間には、隙間が形成され、両者は非接触(直接接触しない構造)となる。したがって、ステータ130をモータケース100に挿入する際に、ステータ130に応力がかかることがなく、ステータコア131に歪みが生じるのを防止することができ、ロストルクやロストルク変動の要因を低減することができる。
また、ステータ130の大径部134の外周面と、モータケース100の内周面112のうち大径部134と対向する面との間に形成された隙間には、接着剤110が充填されており、大径部134とモータケース100は、この接着剤110によって固定されている。なお、接着剤110としては、例えば、エポキシ系、嫌気性接着剤、発泡体を含んだ材料等、種々のものから任意に選択することができる。
このステータ130は、モータケース100の挿入口11からモータケース100の奥側(底面13側)に向けて挿入され、大径部134の外周段差面136を、モータケース100の内周段差面116に当接させた状態でモータケース100に配設される。したがって、モータケース100に対してステータ130を軸方向に確実に位置決めすることができる。また、接着剤110は、内周段差面116よりも挿入口11側に介在しているため、ステータ130がモータケース100に挿入される際に、仮に、接着剤110が奥側(底面13側)に移動しようとしても、内周段差面116と外周段差面136との当接により、接着剤110がこれ以上奥側に移動することを阻止することができる。したがって、EPS用モータ2の奥側に、接着剤110に起因する異物が存在することを防止することができる。
なお、接着剤110は、ステータ130の大径部134に塗布してもよく、モータケース100の内周面112のうち大径部134と対向する面に塗布してもよい。また、接着剤110は、所定位置に予め塗布しておいてもよく、ステータ130をモータケース100に挿入した後、大径部134と、モータケース100の大径部134と対向する面との間に充填してもよい。
また、ステータ130が配設されたモータケース100のフランジ15には、ブラケット50が配設されている。なお、このブラケット50は、ネジ70により、レゾルバホルダ139の一端に固定されている。
なお、実施例2にかかるEPS用モータ2は、例えば、図11に示すように、ステータコア131の小径部135の外周面に沿って環状溝161及び163を互いに間隔をおいて形成し、これらの環状溝161及び163に弾性部材162及び164(例えば、制振鋼板、Cリング、Oリング、樹脂リング、ゴムリング等)を配設することで、ステータ130の外周面と、モータケース100の内周面112との間に、弾性部材162及び164を介在させた構成としてもよい。このようにすることで、振動が加えられた際に、ステータ130が振動することを防止することができると共に、モータケース100に対するステータ130の挿入及び位置決めをさらに容易に行うことができる。なお、この時、弾性部材162及び164の配設位置は、小径部135と、モータケース100の内周面112との間であれば、特に限定されるものではなく、また、配設数も2カ所に限らず、1カ所、あるいは3カ所以上であってもよい。
また、実施例2にかかるEPS用モータ2は、例えば、図12に示すように、ステータ130の底面13側端面が、内周段差面116に当接するように、内周段差を形成してもよい。即ち、この構成の場合は、ステータ130の底面13側端面が、内周段差面116に当接する当接面となる。
そしてまた、実施例2では、フランジ115によって構成される内周段差と、内周段差面116を構成する内周段差が形成されている構成について説明したが、これに限らず、例えば、モータケース100にフランジ115を形成せず、内周段差面116を構成する内周段差のみを形成した構成であってもよく、モータケース100に3つ以上の内周段差を形成してもよい。また、ステータ130には、モータケース100に形成された内周段差に対向する外周段差を各々形成ずればよい。
1、2…EPS用モータ、 10、100…モータケース、 11…挿入口、 16、116…内周段差面、 20…ロータ、 30、130…ステータ、 31、131…ステータコア、 34、134…大径部、 35、135…小径部、 36、136…外周段差面、 50…ブラケット、 62、63、64、162、164…弾性部材、 110…接着剤
Claims (5)
- 略円筒状に形成されたモータケースと、前記モータケースの挿入口から挿入され、当該モータケースの内側に配設されたステータと、を備えた回転電機であって、
前記モータケースの内周面に、前記挿入口側の内径が奥側の内径よりも大きくなる内周段差が形成されてなり、当該モータケースは、前記内周段差により形成される内周段差面を有し、
前記ステータは、前記内周段差面と当接する当接面を有し、
前記モータケースの内周面と前記ステータの外周面とが非接触であって、
前記ステータは、当該ステータの外周面の前記内周段差と対向する位置に、当該内周段差と相補する外周段差が形成されてなり、前記当接面は、当該外周段差により形成された外周段差面からなり、前記内周段差面と前記外周段差面とが当接しており、
前記モータケースの挿入口側に配設されるブラケットをさらに備え、
前記内周段差により形成される大径部が前記モータケースの挿入口側先端部からなり、
前記ステータの前記外周段差により形成される大径部は、前記モータケースの挿入口側先端部と、前記ブラケットとで挟持されると共に、固定部材によって共締めされてなる回転電機。 - 前記モータケースの前記内周段差により形成される小径部の内周面と、前記ステータの前記外周段差により形成される小径部の外周面との間にリング部材を介在させてなる請求項1記載の回転電機。
- 前記リング部材が弾性部材からなる請求項2記載の回転電機。
- 前記モータケースの大径部と、前記ステータの大径部との間、及び、前記ステータの大径部と、前記ブラケットとの間、の少なくとも一方に、弾性部材を介在させてなる請求項1記載の回転電機。
- 電動パワーステアリング装置に配設されてなる請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の回転電機。
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2012
- 2012-11-20 JP JP2012254280A patent/JP5387929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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