JP2014007939A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコア構造を工夫することにより、ブリッジ部分における磁束漏れを低減させてブラシレスモータの磁気特性を改善する。
【解決手段】ブラシレスモータ１のロータコア１５は、複数枚のコアプレート３１を積層して形成され、各コアプレート３１には複数のスリット孔３２が設けられている。スリット孔３２の端部には、略Ｔ字形に形成されたブリッジ部３５が設けられている。ブリッジ部３５は、外縁架橋部３６と隔壁部３７とから構成されている。外縁架橋部３６の両端と、隔壁部３７の中心側端部には、プレス加工にて段差部４１が設けられている。段差部４１には、加工時の応力が残留しており、コアプレート３１の他の部位よりも磁気抵抗が大きくなっている。コアプレート３１は、段差部４１同士が互いに軸方向に重なり合うように積層される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシレスモータのロータコア構造に関し、特に、マグネット埋め込み式のモータ（ＩＰＭモータ：Interior Permanent Magnet Motor）に使用されるロータコアまたはステータコアのブリッジ部の構造に関する。

近年、ロータ内部に磁石を埋め込み、マグネットの磁力によるトルクと、ロータの磁化によるリラクタンストルクの両方によってロータを回転させるマグネット埋め込み式のブラシレスモータ（ＩＰＭモータ）の利用が拡大している。ＩＰＭモータは、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクを活用できるため、高効率で高トルクなモータとして、ハイブリッド自動車やエアコン等への使用が増加している。

図１６は、このようなＩＰＭモータにて使用されるロータコアの構成を示す説明図である。図１６に示すように、ロータコア１０１は、電磁鋼板にて形成されたコアプレート１０２を複数枚積層させた構成となっている。各コアプレート１０２の外周部には、周方向に沿って複数個のスリット孔１０３が設けられている。コアプレート１０２は、スリット孔１０３が重なるように軸方向に積層される。各スリット孔１０３にはそれぞれマグネット１０４が収容固定される。スリット孔１０３に収容されたマグネット１０４の周方向両端側には、フラックスバリアともなる空隙部１０５が形成される。隣接するスリット孔１０３の間には、部材連結部としてブリッジ部１０６が設けられており、特許文献１には、ブリッジの周方向長をコアの軸方向端部と中央部にて異ならせた構成が記載されている。

一方、このようなＩＰＭモータに使用されるステータコアとして、一般的に、環状に形成されたステータ本体の内径側に、ロータコアに向けて複数のティースを設けて、各ティースにコイル部を設けるようにした構造が知られている。このステータコアも、電磁鋼板にて形成されたコアプレートを複数枚積層させた構成となっている。ステータコアにおいてもコギングトルクを低減するために隣接するティース内周側の先端部同士をブリッジ部で連結することがある。

特開２０１０−１４２０３２号公報

ところが、前述のようなロータコア１０１では、隣接するマグネット１０４の間が電磁鋼板製のブリッジ部１０６にて接続されているため、そこから磁束漏れ（短絡）が生じてしまうという問題があった。マグネット１０４間にて磁束漏れが生じると、ロータ回転に有効な磁束量が減少することになり、その分、マグネットトルクが減少してしまうという問題があった。この場合、ブリッジ部１０６の幅を狭くすれば、ブリッジ部分の磁気抵抗が高くなり、磁束漏れも改善できる。しかしながら、コアプレート１０２はプレス加工にて量産されるため、プレス金型におけるパンチクリアランスの制約上、ブリッジ部分には板厚以上の幅が必要となる。このため、ブリッジ部１０６の幅を板厚未満には設定できず、ある程度の磁束漏れは甘受せざるを得ない、というのが実情であった。

また、ステータコアにおいても、隣接するティースの内周側の先端部同士が電磁鋼板製のブリッジ部にて接続されているため、そこから磁束漏れ（短絡）が生じてしまうという問題があった。ティース部間にて磁束漏れが生じると、ロータ回転に有効な磁束量が減少することになり、その分、マグネットトルクが減少してしまうという問題があった。

本発明の目的は、ロータコア構造またはステータコア構造を工夫することにより、ブリッジ部分における磁束漏れを低減させてブラシレスモータの磁気特性を改善することにある。

本発明のブラシレスモータは、モータケースと、前記モータケースに固定されたステータと、前記ステータの内側に配置され前記モータケースに回転自在に軸支されたロータと、を備えてなるブラシレスモータであって、前記ロータは、磁性材料にて形成されたコアプレートを複数枚積層して形成したロータコアと、前記コアプレートに形成された複数のスリット孔によって前記ロータコアに形成される複数のマグネット取付孔に収容固定される複数個のマグネットと、を有し、前記スリット孔は、前記コアプレートの外周部に周方向に沿って等間隔に設けられ、前記コアプレートは、前記スリット孔の周方向端部に設けられ該コアプレートの外周縁と前記スリット孔の外周縁との間に形成される外縁架橋部と、隣接する前記スリット孔間に形成された隔壁部と、からなるブリッジ部を備え、前記ブリッジ部は、前記コアプレートを加圧加工することにより軸方向に向かって段状に形成され前記加圧加工時における応力が残留する段差部を有し、前記コアプレートは、前記段差部同士が互いに軸方向に重なり合うように積層されることを特徴とする。

本発明にあっては、ＩＰＭ型のブラシレスモータにおいて、ロータコアのブリッジ部に加圧加工によって段差部を設けることにより、段差部に応力を残留させ、そこを磁気抵抗増大部として機能させる。これにより、段差部のない従来のロータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部の磁気抵抗が大きくなり、ブリッジ部への漏れ磁束が低減され、モータのトルクアップが図られる。また、コアプレート積層時に段差部を重ね合わせることにより、段差部の係合によってコアプレート同士を結合することも可能となる。

前記ブラシレスモータにおいて、前記外縁架橋部を、隣接する前記スリット孔の端部の外縁に沿って形成すると共に、前記隔壁部を、前記外縁架橋部の中央から径方向に沿って延設し、前記ブリッジ部を、前記外縁架橋部を横辺、前記隔壁部を縦辺とする略Ｔ字形に形成し、前記段差部を、前記外縁架橋部の両端部と、前記隔壁部の中心側端部に形成しても良い。

また、前記マグネット取付孔の周方向両端部に前記マグネットが配置されていない空隙部を設け、前記ブリッジ部を、隣接する前記マグネット取付孔の隣接する前記空隙部の間に形成すると共に、前記ブリッジ部の幅を前記コアプレートの板厚と略同一に形成しても良い。

さらに、前記スリット孔を、径方向内側辺に対し径方向外側辺の方が長い略台形状に形成し、略台形状の前記スリット孔によって形成される前記マグネット取付孔に直方体状の前記マグネットを収容固定することにより、前記マグネットの周方向両側に前記空隙部を形成しても良い。

加えて、前記コアプレートの積層時に、隣接する前記コアプレートの前記段差部同士を互いに係合させることにより、前記コアプレート同士を結合させても良い。

一方、本発明の他のブラシレスモータは、モータケースと、前記モータケースに固定され、略円形の外側リング部と、前記外側リング部から半径方向の内側向きに突出した複数のティース部と、前記ティース部間に形成されたスロットと、前記スロット内に配置されたコイルと、を有するステータと、前記ステータの内側に配置され、前記モータケースに回転自在に軸支されたロータと、を備えてなるブラシレスモータであって、前記ロータは、磁性材料にて形成されたコアプレートを複数枚積層して形成したステータコアを有し、前記コアプレートは、前記ステータコアの前記ティース内周端に設けられ、隣り合う前記ティースの内周側の先端部同士を接続するブリッジ部を備え、前記ブリッジ部は、前記コアプレートを加圧加工することにより軸方向に向かって段状に形成され前記加圧加工時における応力が残留する段差部を有し、前記コアプレートは、前記段差部同士が互いに軸方向に重なり合うように積層されることを特徴とする。

本発明にあっては、ブラシレスモータのステータコアのブリッジ部に加圧加工によって段差部を設けることにより、段差部に応力を残留させ、そこを磁気抵抗増大部として機能させる。これにより、段差部のない従来のステータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部の磁気抵抗が大きくなり、ブリッジ部への漏れ磁束が低減され、モータのトルクアップが図られる。また、コアプレート積層時に段差部を重ね合わせることにより、段差部の係合によってコアプレート同士を結合することも可能となる。

前記ブラシレスモータにおいて、前記ステータコアの前記ブリッジ部の幅を前記コアプレートの板厚と略同一に形成しても良い。また、前記コアプレートの積層時に、隣接する前記コアプレートの前記段差部同士を互いに係合させることにより、前記コアプレート同士を結合させても良い。

本発明のブラシレスモータによれば、ロータコアのブリッジ部に加圧加工によって段差部を設け、この段差部に加圧加工時における応力を残留させるようにしたので、段差部のない従来のロータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部の磁気抵抗を大きくすることができ、ブリッジ部への漏れ磁束を低減させることが可能となる。これにより、モータのトルクに寄与する有効磁束を増大させることができ、モータのトルクアップを図ることが可能となる。

本発明の他のブラシレスモータによれば、ステータコアのブリッジ部に加圧加工によって段差部を設け、この段差部に加圧加工時における応力を残留させるようにしたので、段差部のない従来のステータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部の磁気抵抗を大きくすることができ、ブリッジ部への漏れ磁束を低減させることが可能となる。これにより、モータのトルクに寄与する有効磁束を増大させることができ、モータのトルクアップを図ることが可能となる。

本発明の実施の形態１であるブラシレスモータの断面図である。 図１のブラシレスモータにおけるロータコアの構成を示す斜視図である。 ロータ側ブリッジ部の構成を示す説明図である。 ロータ側コアプレートの断面図である。 ロータ側ブリッジ部の製造工程を示す説明図である。 従来のロータコアを使用した場合のモータトルクと、本発明によるロータコアを使用した場合のモータトルクを比較して示した説明図であり、従来の場合を１として本発明による効果を示したものである。 本発明の実施の形態２であるブラシレスモータの断面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図８のＸ部の拡大図である。 図７のブラシレスモータにおけるステータ側ブリッジ部の構成を示す断面図である。 ティース先端部とステータ側ブリッジ部をステータコア中心側から見た状態を示す説明図である。 ステータ側ブリッジ部の製造工程を示す説明図である。 ステータ側コアプレートのブリッジ部を凹凸嵌合させて積層し、ステータコアを形成した状態を示す説明図である。 （ａ）通常のステータコア（ブリッジ幅０.５５ｍｍ・板厚０.５ｍｍ）、（ｂ）ブリッジ幅を狭くして磁束の漏れを抑えたステータコア（ブリッジ幅０.４ｍｍ・板厚０.３５ｍｍ）、（ｃ）本発明によるステータコア（ブリッジ幅０.５５ｍｍ・板厚０.５ｍｍ）をそれぞれ用いたブラシレスモータの出力トルクを比較したグラフである。 図１４の（ａ）〜（ｃ）のモータにおいて、それぞれのトルクリップルやコギングを比較したグラフである。 従来のロータコアの構成を示す斜視図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１であるブラシレスモータの断面図である。図１に示すように、ブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）は、外側にステータ（固定子）２、内側にロータ（回転子）３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっており、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用される。

ステータ２は、有底円筒形状のモータケース４（以下、ケース４と略記する）の内側に固定されており、ステータコア５と、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット（端子ユニット）７とから構成されている。ケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット８が取り付けられる。

ステータコア５は、電磁鋼板を積層して形成されており、複数個（ここでは９個）のティースが径方向内側に向かって突設されている。ステータコア５には合成樹脂製のインシュレータ１１が取り付けられており、インシュレータ１１の外側にはコイル６が巻装されている。ステータコア５の一端側には、バスバーユニット７が取り付けられている。バスバーユニット７は、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形された構成となっている。

バスバーユニット７の周囲には、複数個の給電用端子１２が径方向に突設されている。バスバーユニット７の取り付けに際し、給電用端子１２は、ステータコア５から引き出されたコイル６の端部６ａが溶接される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられている。各コイル６は、その相に対応した給電用端子１２と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ケース４内に圧入固定される。

ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト１３を有しており、ロータシャフト１３はベアリング１４ａ,１４ｂによって回転自在に軸支されている。ベアリング１４ａはケース４の底部中央に、ベアリング１４ｂはブラケット８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト１３には、円筒形状のロータコア１５（１５ａ〜１５ｃ）と、回転角度検出手段であるレゾルバ２１のロータ（レゾルバロータ）２２が取り付けられている。レゾルバ２１のステータ（レゾルバステータ）２３は、合成樹脂製のレゾルバブラケット２４に収容されており、取付ネジ２５によってブラケット８の内側に固定される。

ロータコア１５の内部には、セグメント型の複数のマグネット（永久磁石）１６（１６ａ〜１６ｃ）が取り付けられており、モータ１は、ＩＰＭ型の構成となっている。モータ１では、マグネット１６ａ〜１６ｃは、周方向に沿って６個×３列配置されており、モータ１は、６極９スロット（以下、６Ｐ９Ｓのように略記する）構成となっている。マグネット１６ａ〜１６ｃは軸方向に３列配置されている。モータ１では、マグネット１６は略直方体形状となっており、これにより、材料の歩留まりが向上し、製品コストの低減が図られる。

図２は、ロータコア１５の構成を示す斜視図である。図２に示すように、当該モータ１においても、ロータコア１５は、コアプレート３１を複数枚積層させた構成となっている。コアプレート３１は、磁性材料を用いた電磁鋼板にて形成されており、各コアプレート３１の外周部には、周方向に沿って、複数個のスリット孔３２が設けられている。スリット孔３２は、コアプレート３１を軸方向に貫通しており、各コアプレート３１は、スリット孔３２同士が重なるように軸方向に積層される。このスリット孔３２により、ロータコア１５には、軸方向に沿ってマグネット取付孔３３が形成される。マグネット取付孔３３内には、図１６に示した従来のロータコア１０１と同様にそれぞれマグネット１６が収容固定される（図２には一部のみ記載）。

スリット孔３２は、その径方向内側辺３２ａに対し、径方向外側辺３２ｂの方が長い略台形状に形成されており、マグネット取付孔３３も略台形状となっている。一方、前述のように、マグネット１６は略直方体形状となっている。従って、台形状のマグネット取付孔３３に直方体状のマグネット１６を挿入すると、マグネット１６の周方向両側には空隙部３４が形成される。この空隙部３４は、磁束が通りにくいフラックスバリアとして機能する。

隣接するスリット孔３２の間には、ブリッジ部（ロータ側ブリッジ部）３５が設けられている。図３は、ブリッジ部の構成を示す説明図である。図２,３に示すように、ブリッジ部３５は略Ｔ字形に形成されており、Ｔ字の横辺に当たる外縁架橋部３６と、同じく縦辺に当たる隔壁部３７とから構成されている。外縁架橋部３６は、スリット孔３２の周方向端部に設けられており、コアプレート３１の外周縁３８とスリット孔３２の外周縁３９との間に形成されている。外縁架橋部３６は、隣接するスリット孔３２の端部の外周縁３９に沿って形成され、その中央からは隔壁部３７が径方向に沿って延びている。隔壁部３７は、隣接するスリット孔３２の隣接する空隙部３４の間に形成され、その幅は、コアプレート３１の板厚と略同一に形成されている。

ここで、本発明によるモータ１では、ロータコア１５のブリッジ部３５が段状に形成されている。図４はコアプレート３１の断面図、図５はブリッジ部３５の製造工程を示す説明図である。図４に示すように、ブリッジ部３５の端部、すなわち、外縁架橋部３６の両端部と隔壁部３７の中心側端部には、段差部４１がそれぞれ形成されている。段差部４１は、図５に示すようにプレス加工によって形成され、パンチ４２にて半抜き状態に成形される。これにより、ブリッジ部３５は軸方向に突出した凹凸形状となる。ロータコア１５では、各コアプレート３１は、ブリッジ部３５を凹凸嵌合させた状態で積層される。すなわち、モータ１では、段差部４１同士が互いに軸方向に重なり合うように積層され、段差部４１同士が互いに係合することにより、コアプレート３１同士が回り止めされた状態で結合される。

ブリッジ部３５をプレス加工すると、コアプレート３１が塑性変形して形成された段差部４１には加圧加工時の応力が残留する。一般的に残留応力が存在している状態では、その部分の透磁率が低下する。このため、次式から分かるように、段差部４１は、応力の蓄積により、コアプレート３１の他の部位よりも磁気抵抗Ｒｍが増大する。
磁気抵抗Ｒｍ＝１/（μＡ） （μ：透磁率，Ａ：断面積）
すなわち、プレス加工の残留応力により、ブリッジ部３５の磁気抵抗が増大する。

従って、ロータコア１５では、図１６のような従来のロータコアに比して、ブリッジ部３５の磁気抵抗が大きくなり、磁束の漏れが抑えられる。このため、モータトルクに寄与する有効磁束量が増大し、その分、トルクアップが図られる。発明者らの実験によれば、本発明によるロータコア１５を使用すると、従来のロータコア（図１６）を使用した場合に比して、約１５％のトルクアップが図られた（板厚０.５ｍｍ：図６参照）。なお、段差部４１では、プレス加工により、その断面積も若干ながら減少しており、上式からわかるように、これも磁気抵抗の増大に寄与するものと推認される。

このように、本発明のブラシレスモータでは、プレス加工により、ロータコア１５のブリッジ部３５に段差部４１を設けたので、応力が残留し磁気抵抗増大部として機能する部位をコアプレート３１の製造工程中に容易に形成することができる。そして、この段差部４１により、従来のロータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部３５の磁気抵抗が大きくなり、ブリッジ部３５への漏れ磁束が減少させることが可能となる。従って、モータのトルクに寄与する有効磁束を増大させることができ、モータのトルクアップを図ることが可能となる。また、モータトルクの向上に伴い、同出力のモータを小型化することも可能となる。さらに、コアプレート積層時に段差部４１を重ね合わせることにより、段差部４１の係合によってコアプレート３１同士を結合することも可能となる。

（実施の形態２）
先の実施の形態１では、磁気抵抗増大部として、ロータ３側に設けたブリッジ部３５に段差部４１を形成したものを示したが、磁気抵抗増大部をステータ側に設けることも可能である。そこで、本発明の実施形態２として、ステータ側に磁気抵抗増大部を設けたブラシレスモータ５１（以下、モータ５１と略記する）について説明する。

図７は、モータ５１の断面図、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。モータ５１は、リラクタンスモータをベースとしつつ、ロータにマグネットを配することにより、マグネットの磁力を補助的に利用したマグネット補助型のリラクタンスモータとなっており、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用される。モータ５１は、図７に示すように、通常のリラクタンスモータと同様に、外側にステータ（固定子）５２、内側にロータ（回転子）５３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。

ステータ５２は、有底円筒形状のモータケース５４（以下、ケース５４と略記する）の内側に固定されている。ステータ５２は、ステータコア５５と、ステータコア５５のティース部６０に巻装されたステータコイル５６（以下、コイル５６と略記する）及びステータコア５５に取り付けられコイル５６と電気的に接続されるバスバーユニット（端子ユニット）５７とから構成されている。ケース５４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット５８が取り付けられる。

ステータコア５５は、鋼製の板材（例えば、電磁鋼板）を積層して形成されており、外側リング部５９から、複数個のティース部６０が径方向内側に向かって突設されている。隣接するティース部６０の間にはスロット６１が形成され、その中にはコイル５６が分布巻きにて収容されている。ステータコア５５には合成樹脂製のインシュレータ６２が取り付けられており、インシュレータ６２の外側にコイル５６が巻装されている。

図９は、ティース部６０部分、すなわち、図８のＸ部の拡大図である。ステータコア５５は、いわゆるクローズステータ構造となっており、図９に示すように、ティース部６０の内周側には、隣接するティース先端部６０ａ同士を連結するブリッジ部（ステータ側ブリッジ部）６３が設けられている。ブリッジ部６３には、ステータ側の磁束を流れ易くすると共に、プレス加工が容易なように、ティース先端部６０ａとの間に面取り部６４（Ｒ又はＣ面取り）が設けられている。ブリッジ部６３は、その径方向の幅ｔ１が、ステータコア５５を構成する電磁鋼板の板厚と略同一の値に設定されている。なお、前述のようにコイル５６を分布巻きとするのは、集中巻に比してブリッジ部６３での磁束の漏洩が少なく、集中巻よりも最大トルクを大きくできるためである。

図１０は、ブリッジ部６３の構成を示す断面図、図１１は、ティース先端部６０ａとブリッジ部６３をステータコア中心側から見た状態を示す説明図、図１２は、ブリッジ部６３の製造工程を示す説明図である。図１０,１１に示すように、隣接するティース先端部６０ａの間には、ブリッジ部６３が段状に形成されている。ブリッジ部６３の端部、すなわち、ティース先端部６０ａとの接続部には段差部６５がそれぞれ形成されている。段差部６５は、プレス加工によって形成される。

図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、段差部６５は、パンチ６６によってプレス成形される。ダイ６７上に載置されたコアプレート６８は、板厚の約半分の深さで半抜き状態とされ、これにより、ブリッジ部６３は軸方向に突出した凹凸形状となる。図１３に示すように、各コアプレート６８は、ブリッジ部６３を凹凸嵌合させた状態で積層される。すなわち、モータ５１では、段差部６５同士が互いに軸方向に重なり合うように積層され、段差部６５同士が互いに係合することにより、コアプレート６８同士が回り止めされた状態で結合される。

ブリッジ部６３をプレス加工すると、コアプレート６８が塑性変形して形成された段差部６５には加圧加工時の応力が残留する。前述のように、残留応力が存在している状態では、その部分の透磁率が低下する。このため、前述同様、段差部６５は、応力の蓄積により、コアプレート６８の他の部位よりも磁気抵抗Ｒｍが増大する。すなわち、プレス加工の残留応力により、ブリッジ部６３の磁気抵抗が増大する。従って、ステータコア５５では、段差部のない通常のステータコアに比して、ブリッジ部６３の磁気抵抗が大きくなり、磁束の漏れが抑えられる。このため、モータトルクに寄与する有効磁束量が増大し、その分、トルクアップが図られる。

発明者らの実験によれば、本発明によるステータコア５５を使用すると、通常のステータコアを使用した場合に比して、約３％のトルクアップが図られた。図１４は、その実験結果を示すグラフであり、（ａ）通常のステータコア（ブリッジ幅０.５５ｍｍ・板厚０.５ｍｍ）、（ｂ）ブリッジ幅を狭くして磁束の漏れを抑えたステータコア（ブリッジ幅０.４ｍｍ・板厚０.３５ｍｍ）、（ｃ）本発明によるステータコア（ブリッジ幅０.５５ｍｍ・板厚０.５ｍｍ）をそれぞれ用いたブラシレスモータの出力トルクを比較したグラフである。図１４からも分かるように、本発明によるブラシレスモータ（図１４（ｃ））は、従来と同じ板厚のコアプレートを使用しつつ、磁束漏れを抑制すべくブリッジ幅を狭くしたモータ（図１４（ｂ））とほぼ相当の出力トルクを得ることができた。

一般に、モータ５１のようなクローズステータ構造のブラシレスモータでは、ロータからの磁束を漏らすことにより磁束変化を和らげる効果が得られ、コギングを低減することができる。また、磁束を漏らすことにより、界磁側からの磁束変化も同様に和らげられるため、トルクリップルの低減も図られる。その一方、磁束を漏らすことにより、有効磁束が減少するため、出力が低下する傾向があり、磁気抵抗を増やすべく、ブリッジ部の幅は可能な限り狭い方が好ましい。しかしながら、プレス加工の関係から、ブリッジ部の幅としては、一般的にコアプレートの板厚以上の設定が必要となる。つまり、板厚が厚いと、ブリッジ部の幅も広くせざるを得ない。従って、ブリッジ部の幅を狭くするには、板厚を薄くする必要がある。ところが、板厚が薄くなると、ステータコアを形成する際の積層枚数を増やさなくてはならず、加工工数が増大してしまう。

これに対し、本発明のブラシレスモータでは、従来と同じ板厚のコアプレートを使用しつつ、段差部形成に伴う磁気抵抗の増加により、ブリッジ幅を狭くしたものと同等の磁束の漏れ抑制効果を得ることが可能となる。このため、コアプレートの板厚を薄くすることなく、ブリッジ幅を狭くしたものとほぼ同等の出力トルクを得ることができ、積層枚数を増加させることなく、トルクアップを図ることが可能となる。なお、トルクリップルやコギングについては、図１５（ａ）,（ｂ）に示すように、ほとんど変化は見られず、従来と同等のレベルが維持できた。

このように、本発明のブラシレスモータでは、プレス加工により、ステータコア５５のブリッジ部６３に段差部６５を設けたので、応力が残留し磁気抵抗増大部として機能する部位をコアプレート６８の製造工程中に容易に形成することができる。そして、この段差部６５により、従来のステータコアを用いたモータに比して、ブリッジ部６３の磁気抵抗が大きくなり、ブリッジ部６３への漏れ磁束が減少させることが可能となる。従って、モータのトルクに寄与する有効磁束を増大させることができ、モータのトルクアップを図ることが可能となる。また、モータトルクの向上に伴い、同出力のモータを小型化することも可能となる。さらに、コアプレート積層時に段差部６５を重ね合わせることにより、段差部６５の係合によってコアプレート６８同士を結合することも可能となる。

ステータコア５５の一端側には、バスバーユニット５７が取り付けられている。バスバーユニット５７は、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形された構成となっている。バスバーユニット５７の周囲には、複数個の給電用端子７１が径方向に突設されている。バスバーユニット５７の取り付けに際し、給電用端子７１は、ステータコア５５から引き出されたコイル５６の端部５６ａが溶接される。バスバーユニット５７では、バスバーはモータ５１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個と各相同士の接続用の１個の計４個）設けられている。各コイル５６は、その相に対応した給電用端子７１と電気的に接続される。ステータコア５５は、バスバーユニット５７を取り付けた後、ケース５４内に圧入固定される。

ステータ５２の内側にはロータ５３が挿入されている。ロータ５３はロータシャフト７２を有しており、ロータシャフト７２はベアリング７３ａ,７３ｂによって回転自在に軸支されている。ベアリング７３ａはケース５４の底部中央に、ベアリング７３ｂはブラケット５８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト７２には、円筒形状のロータコア７４と、回転角度検出手段であるレゾルバ７５のロータ（レゾルバロータ）７６が取り付けられている。レゾルバ７５のステータ（レゾルバステータ）７７は、合成樹脂製のレゾルバブラケット７８に収容されており、取付ネジ７９によってブラケット５８の内側に固定される。

ロータコア７４もまた、円板状の電磁鋼板を多数積層して形成されている。ロータコア７４を構成する鋼板には、ロータ５３の磁気抵抗を回転方向に沿って異ならせるためのフラックスバリアとしてスリット８１が複数設けられている。スリット８１は、円弧状に曲がっており、スリット８１内は空間となっている。スリット８１は、ロータ５３の外周より外側に設定される図示しない仮想点を中心とする円弧に沿って設けられ、その凸側部位をロータ５３の中心側に向けた形でロータ内に形成されている。

また、磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）をｑ軸に設定すると、スリット８１は、ロータシャフト７２と直交するｑ軸を境界として複数組設けられている。モータ５１では、複数のスリット８１のセットが円弧状に４組設けられており、各組にはそれぞれ複数層の磁路が形成される。

モータ５１では、出力向上のため、スリット８１内には複数個のマグネット（永久磁石）８２が埋め込まれており、各マグネット８２の部位には、周方向に沿って磁極部８３が形成されている。モータ５１では、リラクタンストルクが主、マグネットトルクが補助という位置付けとなっており、マグネット８２としては、安価なフェライトマグネットが使用されている。但し、出力をより増大させるため、マグネット８２にネオジムボンドマグネット等の希土類磁石を用いても良い。

ロータ５３では、磁極部８３を形成する複数個のマグネット８２として、外周側がＳ極となったマグネット８２ｓと、外周側がＮ極となったマグネット８２ｎが設けられている。ロータ５３は、４個の磁極部８３を備えた４極構成となっており、モータ５１は４極２４スロット構成に形成されている。各極のマグネット８２は円弧状に形成されており、径方向に沿って３個ずつ設けられ、ロータ５３にｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられている。これにより、リラクタンストルクを有効利用しつつ、マグネットトルクによるトルク補強が図られる。

ロータ５３では、前述のように、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とすると共に、それと磁気的に直交する軸をｑ軸とし、ロータ５３に、ｄ軸とｑ軸を複数個設定する。その際、ｄ軸とｑ軸は、周方向に沿って交互に設けられる。ロータ５３には、ｑ軸磁束を通りやすくするために円弧のスリット８１が設けられており、そこに円弧状のマグネット８２が埋め込まれている。すなわち、ロータ５３は、ｑ軸の磁束が通りやすく、インダクタンスＬｑを大きく取ることができる構造となっている。従って、マグネット８２によるマグネットトルクも大きくでき、フェライトマグネットでも十分なトルクを得ることが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、本発明によるブラシレスモータを電動パワーステアリング装置の駆動源として使用した場合について説明したが、本発明は、他の車載電動装置や、ハイブリッド自動車、電気自動車、エアコン等の電気製品等に広く適用可能である。

１ ブラシレスモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ モータケース
５ ステータコア
６ ステータコイル
６ａ 端部
７ バスバーユニット
８ ブラケット
１１ インシュレータ
１２ 給電用端子
１３ ロータシャフト
１４ａ,１４ｂ ベアリング
１５ ロータコア
１５ａ〜１５ｃ ロータコア
１６ マグネット
１６ａ〜１６ｃ マグネット
２１ レゾルバ
２２ レゾルバロータ
２３ レゾルバステータ
２４ レゾルバブラケット
２５ 取付ネジ
３１ コアプレート
３２ スリット孔
３２ａ 径方向内側辺
３２ｂ 径方向外側辺
３３ マグネット取付孔
３４ 空隙部
３５ ブリッジ部（ロータ側ブリッジ部）
３６ 外縁架橋部
３７ 隔壁部
３８ コアプレート外周縁
３９ スリット孔外周縁
４１ 段差部
４２ パンチ
５１ ブラシレスモータ3
５２ ステータ
５３ ロータ
５４ モータケース
５５ ステータコア
５６ ステータコイル
５６ａ 端部
５７ バスバーユニット
５８ ブラケット
５９ 外側リング部
６０ ティース部
６０ａ 先端部
６１ スロット
６２ インシュレータ
６３ ブリッジ部（ステータ側ブリッジ部）
６５ 段差部
６６ パンチ
６７ ダイ
６８ コアプレート
７１ 給電用端子
７２ ロータシャフト
７３ａ,７３ｂ ベアリング
７４ ロータコア
７４ａ 外周縁
７５ レゾルバ
７６ レゾルバロータ
７７ レゾルバステータ
７８ レゾルバブラケット
７９ 取付ネジ
８１ スリット
８１ａ 外径側端部
８２ マグネット
８２ｎ Ｎ極マグネット
８２ｓ Ｓ極マグネット
８３ 磁極部
１０１ ロータコア
１０２ コアプレート
１０３ スリット孔
１０４ マグネット
１０５ 空隙部
１０６ ブリッジ部

Claims (8)

1. モータケースと、前記モータケースに固定されたステータと、前記ステータの内側に配置され前記モータケースに回転自在に軸支されたロータと、を備えてなるブラシレスモータであって、
   前記ロータは、磁性材料にて形成されたコアプレートを複数枚積層して形成したロータコアと、前記コアプレートに形成された複数のスリット孔によって前記ロータコアに形成される複数のマグネット取付孔に収容固定される複数個のマグネットと、を有し、
   前記スリット孔は、前記コアプレートの外周部に周方向に沿って等間隔に設けられ、
   前記コアプレートは、前記スリット孔の周方向端部に設けられ該コアプレートの外周縁と前記スリット孔の外周縁との間に形成される外縁架橋部と、隣接する前記スリット孔間に形成された隔壁部と、からなるブリッジ部を備え、
   前記ブリッジ部は、前記コアプレートを加圧加工することにより軸方向に向かって段状に形成され前記加圧加工時における応力が残留する段差部を有し、
   前記コアプレートは、前記段差部同士が互いに軸方向に重なり合うように積層されることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、
   前記外縁架橋部は、隣接する前記スリット孔の端部の外縁に沿って形成され、
   前記隔壁部は、前記外縁架橋部の中央から径方向に沿って延び、
   前記ブリッジ部は、前記外縁架橋部を横辺、前記隔壁部を縦辺とする略Ｔ字形に形成され、
   前記段差部は、前記外縁架橋部の両端部と、前記隔壁部の中心側端部に形成されることを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項１又は２記載のブラシレスモータにおいて、
   前記マグネット取付孔の周方向両端部には、前記マグネットが配置されていない空隙部が設けられ、
   前記ブリッジ部は、隣接する前記マグネット取付孔の隣接する前記空隙部の間に形成され、その幅が前記コアプレートの板厚と略同一であることを特徴とするブラシレスモータ。
4. 請求項３記載のブラシレスモータにおいて、
   前記スリット孔は、径方向内側辺に対し径方向外側辺の方が長い略台形状に形成され、
   略台形状の前記スリット孔によって形成される前記マグネット取付孔に直方体状の前記マグネットを収容固定することにより、前記マグネットの周方向両側に前記空隙部が形成されることを特徴とするブラシレスモータ。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記コアプレートの積層時に、隣接する前記コアプレートの前記段差部同士が互いに係合することにより、前記コアプレート同士が結合されることを特徴とするブラシレスモータ。
6. モータケースと、
   前記モータケースに固定され、略円形の外側リング部と、前記外側リング部から半径方向の内側向きに突出した複数のティース部と、前記ティース部間に形成されたスロットと、前記スロット内に配置されたコイルと、を有するステータと、
   前記ステータの内側に配置され、前記モータケースに回転自在に軸支されたロータと、を備えてなるブラシレスモータであって、
   前記ロータは、磁性材料にて形成されたコアプレートを複数枚積層して形成したステータコアを有し、
   前記コアプレートは、前記ステータコアの前記ティース内周端に設けられ、隣り合う前記ティースの内周側の先端部同士を接続するブリッジ部を備え、
   前記ブリッジ部は、前記コアプレートを加圧加工することにより軸方向に向かって段状に形成され前記加圧加工時における応力が残留する段差部を有し、
   前記コアプレートは、前記段差部同士が互いに軸方向に重なり合うように積層されることを特徴とするブラシレスモータ。
7. 請求項６記載のブラシレスモータにおいて、
   前記ブリッジ部は、その幅が前記コアプレートの板厚と略同一であることを特徴とするブラシレスモータ。
8. 請求項６又は７記載のブラシレスモータにおいて、
   前記コアプレートの積層時に、隣接する前記コアプレートの前記段差部同士が互いに係合することにより、前記コアプレート同士が結合されることを特徴とするブラシレスモータ。

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