JP2013132127A5 - ブラシレスモータ及び回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の固定子にかかり、特に電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等に好適に用いられる回転電機の固定子の固定構造の改良に関する。

この目的を達成するため、本発明は、ステータコア及び当該ステータコアに巻装された複数のコイルを有するステータを備え、前記ステータコアは、前記コイルが巻装されるティースと前記ステータコアの外周を形成するバックヨークとを一組とするステータコア構成部の複数組から構成される組立式のステータコアからなるブラシレスモータであって、前記ステータコアの接合部は、前記ティースの略延長線上で前記バックヨークとの交差部に設けられていることを特徴とするブラシレスモータである。

この構成を備えたブラシレスモータは、ティース４６の略延長上でバックヨーク４７の交差部に、接合部が設けられているので、磁束密度が高い部分の接合を避けることができる。これにより、バックヨーク４７の磁束密度の損失を低減し、ロストルクを従来の回転電機よりも少なくすることができる。また、溶接する場合の熱の分散する面積が大きく確保できることから変形を防止することができる。これらにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。

また、本発明のブラシレスモータは、ステータコアの接合は溶接で行なわれ、ティースの延長線上かつティースの幅の内側で行なわれる。このような構成とすることで、溶接時に発生する熱を放熱する際の面積を大きくすることができるので、溶接による変形を防止することができる。これにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。
また、本発明のブラシレスモータは、前記ステータコア構成部は、前記バックヨークの円周方向の一方の延長線上に設けられた第一の係合凸部と、前記バックヨークの前記ティースの外径方向の延長線上に前記第一の係合凸部と嵌合可能に設けられた第一の係合凹部とを有し、前記ステータコアの接合部は、円周方向に隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第一の係合凹部と、該第一の係合凹部と嵌合する他方の前記第一の係合凸部とから構成されている。
この構成を備えたブラシレスモータは、ティースの略延長上でバックヨークの交差部に、第一の係合凸部と第一の係合凹部との嵌合部から構成される接合部が設けられているので、磁束密度が高い部分の接合を避けることができる。これにより、バックヨークの磁束密度の損失を低減し、ロストルクを従来の回転電機よりも少なくすることができる。また、溶接する場合の熱の分散する面積が大きく確保できることから変形を防止することができる。これらにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。

そしてまた、本発明のブラシレスモータは、前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を径方向に位置規制する、前記第一の係合凸部の前記円周方向の一方の延長線上に設けられた第二の係合凸部及び、前記第一の係合凹部の前記円周方向の他方側の端面に設けられた前記第二の係合凸部と嵌合可能な第二の係合凹部を有し、前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第二の係合凹部と、該第二の係合凹部と嵌合する他方の前記第二の係合凸部とから構成されている。
また、前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を径方向に位置規制する、前記第一の係合凸部の前記第二の係合凸部よりも内径側の位置から前記円周方向の一方の延長線上に設けられた第三の係合凸部及び、前記第一の係合凹部の前記円周方向の他方側の端面の前記第二の係合凹部よりも内径側の位置に前記第三の係合凸部と嵌合可能に設けられた第三の係合凹部を有し、前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第三の係合凹部と、該第三の係合凹部と嵌合する他方の前記第三の係合凸部とから構成されている。
さらにまた、前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を円周方向に位置規制する、前記第一の係合凹部の外径方向の延長線上に設けられた第四の係合凸部及び、前記第一の係合凸部の内径側端部に設けられた前記第四の係合凸部と嵌合可能な第四の係合凹部を有し、前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第四の係合凹部と、該第四の係合凹部と嵌合する他方の前記第四の係合凸部とから構成されている。
このような構成とすることで、溶接時に発生する熱を放熱する際の面積を大きくすることができるので、接合の位置のバラツキを低減することができる。これにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。

そして、本発明にかかるブラシレスモータは、電動パワーステアリングに好適に用いることができるので、違和感が無く操舵フィーリングの好適な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
また、本発明にかかる回転電機の固定子は、複数のステータコア及び当該複数のステータコアに巻装された複数のコイルを有する回転電機の固定子であって、前記ステータコアは、前記コイルが巻装されるティースと前記ステータコアの外周を形成するバックヨークとを一組とする組立式のステータコアからなり、前記ステータコアの接合部は、前記ティースの略延長線上で前記バックヨークとの交差部に設けられていることを特徴とする回転電機の固定子である。
この構成を備えた回転電機の固定子は、ティースの略延線長上でバックヨークの交差部に、接合部が設けられているので、磁束密度が高い部分の接合を避けることができる。これにより、バックヨークの磁束密度の損失を低減し、ロストルクを従来の回転電機よりも少なくすることができる。また、溶接する場合の熱の分散する面積が大きく確保できることから変形を防止することができる。これらにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。

本発明にかかるブラシレスモータ及び回転電機の固定子は、各ステータコア構成部の接続面が磁束密度の高いバックヨークを避けて固定された構成を備えているため、磁束密度の損失を低減し、ロストルクを少なくすることができる。また、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することにより、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。これにより違和感が無く操舵フィーリングの好適な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

この構成を備えたブラシレスモータ１のステータコア１６の内側には、図２に示されるように、極歯単位ごとに周方向に複数のティース４６が等間隔で分割されており、各ティース４６に直交する方向に、コイル１８を構成するコイル巻き線（図示せず）が巻き付けられるようになっている。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６を結合するバックヨーク４７を有しており、ティース４６及びバックヨーク４７の各組がステータコア構成部を構成している。この構成によって、コイル１８に通電するとバックヨーク４７の磁束密度は、ティース４６とバックヨーク４７の境目（Ｔ字形状の交点）よりも高くなる。

そして、ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第二の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。このとき溶接部はティース４６の延長線上のティース４６の幅の内側にある。ティース４６の略延長上でバックヨーク４７の交差部に、第一の係合凸部４８と第一の係合凹部４９の嵌合部が設けられているので、磁束密度が高い部分の接合を避けることができる。これにより、バックヨーク４７の磁束密度の損失を低減し、ロストルクを少なくすることができる。また、溶接する場合の熱の分散する面積が大きく確保できることから変形を防止することができる。これらにより、接続の不安定によるコイル毎の磁気特性のバラツキを改善することが可能になり、コギングトルク、トルクリップルを少なくすることができる。

[実施の形態の第２例]
図３は、図１に示すブラシレスモータに用いられるステータコアを示す実施の形態の第２例の平面図である。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第一の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。
第一の係合凸部４８及び第一の係合凹部４９に径方向の位置規制のための第二の係合凸部７８及び第二の係合凹部７９が設けられ、各ステータコア構成部の径方向の位置ズレを防止し、組立精度を向上させて磁束密度を安定させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１の実施例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

[実施の形態の第３例]
図４は、図１に示すブラシレスモータに用いられるステータコアを示す実施の形態の第３例の平面図である。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第一の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。
第一の係合凸部４８及び第一の係合凹部４９に径方向の位置規制のための第三の係合凸部７８ａ及び第三の係合凹部７９ａがティース４６の径方向略先端の内側に設けられ、各ステータコア構成部の径方向の位置ズレを防止し、組立精度を向上させて磁束密度を安定させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１の実施例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

[実施の形態の第４例]
図５は、図１に示すブラシレスモータに用いられるステータコアを示す実施の形態の第４例の平面図である。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第一の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。
第一の係合凸部４８及び第一の係合凹部４９に径方向の位置規制のための第二の係合凸部７８及び第二の係合凹部７９と、径方向の位置規制のための第三の係合凸部７８ａ及び第三の係合凹部７９ａを組合せた例である。この構成によって、各ステータコア構成部の径方向の位置ズレを防止し、組立精度を向上させて磁束密度を安定させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１の実施例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

[実施の形態の第５例]
図６は、図１に示すブラシレスモータに用いられるステータコアを示す実施の形態の第５例の平面図である。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第一の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。
第一の係合凸部４８及び第一の係合凹部４９に径方向の位置規制のための第二の係合凸部７８及び第二の係合凹部７９、更に、周方向の位置規制のための第四の係合凸部８８及び第四の係合凹部８９が各々ティース４６の径方向略先端の内側に設けられ、各ステータコア構成部の径方向及び周方向の位置ズレを防止し、組立精度を向上させて磁束密度を安定させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１の実施例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

[実施の形態の第６例]
図７は、図１に示すブラシレスモータに用いられるステータコアを示す実施の形態の第５例の平面図である。ステータコア１６の外周には、隣り合うティース４６同士を結合するための第一の係合凸部４８がバックヨーク４７の円周方向の延長上に設けられ、ティース４６の延長上に設けられた第一の係合凹部４９が嵌合し接合部６０をＴＩＧ溶接などで接合する構成となっている。
第一の係合凸部４８及び第一の係合凹部４９に径方向の位置規制のための第二の係合凸部７８及び第二の係合凹部７９、径方向の位置規制のための第三の係合凸部７８ａ及び係合凹部７９ａ、更に、周方向の位置規制のための第四の係合凸部８８及び第四の係合凹部８９が各々ティース４６の径方向略先端の内側に設けられ、各ステータコア構成部の径方向及び周方向の位置ズレを防止し、組立精度を向上させて磁束密度を安定させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１の実施例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。

Claims (9)

1. ステータコア及び当該ステータコアに巻装された複数のコイルを有するステータを備え、前記ステータコアは、前記コイルが巻装されるティースと前記ステータコアの外周を形成するバックヨークとを一組とするステータコア構成部の複数組から構成される組立式のステータコアからなるブラシレスモータであって、
   前記ステータコアの接合部は、前記ティースの略延長線上で前記バックヨークとの交差部に設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記ステータコアの接合は溶接で行なわれ、前記ティースの延長線上かつ前記ティースの幅の内側で行なわれることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記ステータコア構成部は、前記バックヨークの円周方向の一方の延長線上に設けられた第一の係合凸部と、前記バックヨークの前記ティースの外径方向の延長線上に前記第一の係合凸部と嵌合可能に設けられた第一の係合凹部とを有し、
   前記ステータコアの接合部は、円周方向に隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第一の係合凹部と、該第一の係合凹部と嵌合する他方の前記第一の係合凸部とから構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を径方向に位置規制する、前記第一の係合凸部の前記円周方向の一方の延長線上に設けられた第二の係合凸部及び、前記第一の係合凹部の前記円周方向の他方側の端面に設けられた前記第二の係合凸部と嵌合可能な第二の係合凹部を有し、
   前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第二の係合凹部と、該第二の係合凹部と嵌合する他方の前記第二の係合凸部とから構成されている請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を径方向に位置規制する、前記第一の係合凸部の前記第二の係合凸部よりも内径側の位置から前記円周方向の一方の延長線上に設けられた第三の係合凸部及び、前記第一の係合凹部の前記円周方向の他方側の端面の前記第二の係合凹部よりも内径側の位置に前記第三の係合凸部と嵌合可能に設けられた第三の係合凹部を有し、
   前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第三の係合凹部と、該第三の係合凹部と嵌合する他方の前記第三の係合凸部とから構成されている請求項４に記載のブラシレスモータ。
6. 前記ステータコア構成部は、組み立て時に前記ステータコア構成部を円周方向に位置規制する、前記第一の係合凹部の外径方向の延長上に設けられた第四の係合凸部及び、前記第一の係合凸部の内径側端部に設けられた前記第四の係合凸部と嵌合可能な第四の係合凹部を有し、
   前記ステータコアの接合部は、更に、隣接する各２つの前記ステータコア構成部の一方の前記第四の係合凹部と、該第四の係合凹部と嵌合する他方の前記第四の係合凸部とから構成されている請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
7. 前記ステータコアは、少なくとも１枚の電磁鋼板を転積してなる請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
8. 電動パワーステアリングに用いられる請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
9. ステータコア及び当該ステータコアに巻装された複数のコイルを有する回転電機の固定子であって、前記ステータコアは、前記コイルが巻装されるティースと前記ステータコアの外周を形成するバックヨークとを一組とするステータコア構成部の複数組を組み立てて構成される組立式のステータコアからなり、
   前記ステータコアの接合部は、前記ティースの略延長線上で前記バックヨークとの交差部に設けられていることを特徴とする回転電機の固定子。