JP2014018029A - Manufacturing method of rotary electric machine and rotary electric machine - Google Patents

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Takaya Nagahama
貴也 長濱
Yoshiji Higashiyama
佳路 東山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a rotary electric machine capable of easily reducing a cogging torque, and a rotary electric machine.SOLUTION: At least one tooth 25x to which processing for reducing a cogging torque is to be applied is selected from among a plurality of teeth 25. A number of fine recesses 42 are formed on the tip end surface 41 of the selected tooth 25x so that the magnetic resistance based on an air gap between a stator and a rotor is made uniform in the circumferential direction.

Description

本発明は、ステータ及びロータの少なくとも一方にコイルの巻回されるティースが設けられた回転電機の製造方法及び回転電機に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a rotating electrical machine in which a tooth around which a coil is wound is provided on at least one of a stator and a rotor, and the rotating electrical machine.

従来、こうした回転電機、例えばブラシレスモータでは、ステータコアに設けられた複数のティースにコイルを巻回してなるステータと、ロータコアに永久磁石を固定してなるロータとを備えている。また、近年では、ステータコアをティース毎に分割した複数の分割コアにより構成することで、コイルの占積率を向上させたブラシレスモータが提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, such a rotating electric machine, for example, a brushless motor, includes a stator in which a coil is wound around a plurality of teeth provided in a stator core, and a rotor in which a permanent magnet is fixed to the rotor core. In recent years, a brushless motor in which the space factor of the coil is improved by configuring the stator core with a plurality of divided cores divided for each tooth has been proposed (for example, Patent Document 1).

ところで、こうしたブラシレスモータでは、ステータコアの寸法精度のばらつきに起因してステータとロータとの間のエアギャップが不均一となることで、該エアギャップに基づく磁気抵抗のバランスが崩れ、コギングトルクが増大する虞がある。特に、上記特許文献1のような分割コア構造を採用したステータコアでは、分割コアの組み付け誤差等の影響でその真円度や円筒度等が低下し易いため、より一層の配慮が必要とされる。   By the way, in such a brushless motor, the air gap between the stator and the rotor becomes non-uniform due to variations in the dimensional accuracy of the stator core, so that the balance of magnetic resistance based on the air gap is lost and the cogging torque is increased. There is a risk of doing. In particular, in the stator core adopting the split core structure as in Patent Document 1 described above, since roundness, cylindricity, and the like are likely to be lowered due to the effects of assembly errors of the split core, further consideration is required. .

そこで、例えば特許文献2には、ステータ及びロータを組み付けた状態でコギングトルクを測定し、その測定データに基づいて所定のティースに磁性体を取り付けることで、該ティース部分でのステータとロータとの間のエアギャップを調整してコギングトルクの低減を図ったものが開示されている。   Therefore, for example, in Patent Document 2, the cogging torque is measured in a state where the stator and the rotor are assembled, and a magnetic body is attached to a predetermined tooth based on the measurement data. The air gap is adjusted to reduce the cogging torque.

特開2009−56867号公報JP 2009-56867 A 特開2011−36105号公報JP 2011-36105 A

ところで、一般にステータとロータとの間のエアギャップは、極力小さくなるように設定されることから、上記特許文献2で用いられる磁性体の径方向の厚みは非常に薄いものとなる(例えば、数十μm程度)。そのため、磁性体の取り付けが困難になり、エアギャップの調整作業が煩雑になるといった問題がある。特に、例えばティースの周方向一端部と他端部とでエアギャップの大きさが異なる場合等、一のティース内において調整すべきエアギャップの量が一定でない場合には、厚みが一定でない磁性体をティースに対して精度良く位置合わせをして取り付ける必要があり、著しく作業性が低下する虞があった。   By the way, since the air gap between the stator and the rotor is generally set to be as small as possible, the thickness in the radial direction of the magnetic body used in Patent Document 2 is very thin (for example, several About 10 μm). For this reason, there is a problem that it is difficult to attach the magnetic body and the adjustment work of the air gap becomes complicated. In particular, when the amount of air gap to be adjusted in one tooth is not constant, for example, when the size of the air gap is different between one end and the other end in the circumferential direction of the tooth, the magnetic material whose thickness is not constant Therefore, it is necessary to align and attach the teeth to the teeth with a high degree of accuracy, and the workability may be significantly reduced.

なお、このような問題は、上記のようなブラシレスモータに限らず、例えばロータにコイルの巻回されるティースが設けられたブラシ付き直流モータ等の他の回転電機においても、同様に生じ得る。   Such a problem is not limited to the brushless motor as described above, and may also occur in other rotating electrical machines such as a brushed DC motor in which a tooth around which a coil is wound is provided.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、容易にコギングトルクの低減を図ることのできる回転電機の製造方法及び回転電機を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a rotating electrical machine and a rotating electrical machine that can easily reduce cogging torque.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ステータと、前記ステータと径方向において対向するロータとを備え、前記ステータ及び前記ロータの少なくとも一方には、径方向に延出されてコイルが巻回される複数のティースが設けられた回転電機の製造方法において、前記複数のティースの中からコギングトルクを低減するための加工を施すティースを少なくとも一つ選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記ティースの先端面に、前記ステータと前記ロータとの間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように複数の微細凹部を形成する加工工程とを、含むことを要旨とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a stator and a rotor that faces the stator in a radial direction, and at least one of the stator and the rotor is extended in a radial direction. In the method of manufacturing a rotating electrical machine provided with a plurality of teeth around which a coil is wound, a selection step of selecting at least one tooth to be subjected to processing for reducing cogging torque from the plurality of teeth, and the selection Forming a plurality of fine recesses on the tip surface of the teeth selected in the process so that the magnetic resistance based on the air gap between the stator and the rotor is made uniform in the circumferential direction. This is the gist.

上記構成のようにティースの先端面に微細凹部を形成することで、当該微細凹部の位置でのステータとロータとの間のエアギャップが大きくなる。したがって、こうした微細凹部をティースに複数形成することで、巨視的に、該ティース部分でのステータとロータとの間のエアギャップを大きくすることが可能になる。そして、上記構成では、選択工程で選択されたティースに微細凹部を形成して該ティース部分でのエアギャップを調整することで、ステータとロータとの間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるため、コギングトルクを低減することができる。このようにティースの先端面に微細凹部を形成することでエアギャップを調整するため、薄い磁性体を取り付けることでエアギャップを調整する場合に比べ、その調整作業が容易になる。さらに、微細凹部の数(密度)や形状等をティース内での位置に応じて変更することで、該ティース内でのエアギャップの調整量を容易に変化させることができるため、一のティース内において調整すべきエアギャップの量が一定でない場合に特に有効である。   By forming the fine concave portion on the tip end surface of the tooth as in the above configuration, the air gap between the stator and the rotor at the position of the fine concave portion is increased. Therefore, by forming a plurality of such fine recesses in the teeth, it is possible to macroscopically increase the air gap between the stator and the rotor in the teeth portion. And in the said structure, the magnetic resistance based on the air gap between a stator and a rotor is carried out in the circumferential direction by forming a fine recessed part in the tooth selected by the selection process, and adjusting the air gap in this tooth part. Since it is made uniform, the cogging torque can be reduced. Since the air gap is adjusted by forming a fine recess in the tip surface of the tooth as described above, the adjustment work is facilitated as compared with the case where the air gap is adjusted by attaching a thin magnetic body. Furthermore, since the amount of adjustment of the air gap in the teeth can be easily changed by changing the number (density), shape, etc. of the fine recesses according to the position in the teeth, This is particularly effective when the amount of air gap to be adjusted is not constant.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転電機の製造方法において、パルスレーザ光を照射することにより、前記微細凹部を形成することを要旨とする。
上記構成によれば、微細凹部は、パルスレーザ光の照射によりティースの一部が溶融、蒸発することで形成される。したがって、微細凹部の加工に伴って切削粉等の異物が生じることを抑制できる。
The gist of the second aspect of the present invention is that the fine concave portion is formed by irradiating a pulse laser beam in the method of manufacturing the rotating electric machine according to the first aspect.
According to the above configuration, the fine concave portion is formed by melting and evaporating a part of the teeth by irradiation with the pulse laser beam. Therefore, it can suppress that foreign materials, such as cutting powder, arise with processing of a fine crevice.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の回転電機の製造方法において、前記パルスレーザ光の照射位置が徐々に半径が大きくなる円を描くように該パルスレーザ光を走査することにより、前記微細凹部を形成することを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a rotating electrical machine according to the second aspect, by scanning the pulse laser beam so that the irradiation position of the pulse laser beam draws a circle with a gradually increasing radius. The gist is to form the fine recesses.

ここで、微細凹部を形成する際には、例えばナノ秒パルスレーザ光等のパルス幅(照射時間)の短いパルスレーザ光を用いることにより、該レーザ光が照射された部位を蒸発させつつ、その近傍には熱をほとんど伝えないレーザ加工とし、ティースに与える熱の影響を抑えることが好ましい。しかし、こうした短パルスレーザ光の短い照射時間では、照射した部位の金属が十分に蒸発せず、溶融するに留まることがある。そして、この溶融した金属がパルスレーザ光の照射によって蒸発した部分に流れ込むことで、微細凹部の形成が阻害される虞がある。この点、上記構成では、パルスレーザ光の定点照射ではなく、照射位置が徐々に半径が大きくなる円を描くように該パルスレーザ光を走査することで、溶融した金属が外側に押し出されるようになるため、効率的に微細凹部を形成するとともに、ティースに与える熱の影響を抑制することができる。   Here, when forming the fine recess, for example, by using a pulse laser beam having a short pulse width (irradiation time) such as a nanosecond pulse laser beam, the portion irradiated with the laser beam is evaporated, It is preferable to use laser processing that hardly transmits heat in the vicinity to suppress the influence of heat on the teeth. However, with such a short irradiation time of the short pulse laser light, the metal in the irradiated portion may not be sufficiently evaporated and may remain melted. Then, the molten metal flows into the portion evaporated by the irradiation of the pulsed laser beam, so that there is a possibility that the formation of the fine recess is hindered. In this regard, in the above configuration, the molten metal is pushed out by scanning the pulse laser beam so that the irradiation position draws a circle with a gradually increasing radius, rather than fixed point irradiation of the pulse laser beam. Therefore, it is possible to efficiently form fine recesses and suppress the influence of heat on the teeth.

請求項4に記載の発明は、ステータと、前記ステータと径方向において対向するロータとを備え、前記ステータ及び前記ロータの少なくとも一方は、径方向に延出されてコイルが巻回される複数のティースが設けられた回転電機において、前記各ティースのうちの少なくとも一つの先端面には、前記ステータと前記ロータとの間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように複数の微細凹部が形成されたことを要旨とする。上記構成によれば、請求項1と同様の作用効果を奏することができる。   The invention according to claim 4 includes a stator and a rotor that faces the stator in the radial direction, and at least one of the stator and the rotor extends in the radial direction, and a plurality of coils are wound around the stator. In the rotating electrical machine provided with the teeth, at least one tip surface of each of the teeth includes a plurality of magnetic resistances based on an air gap between the stator and the rotor so as to be uniform in the circumferential direction. The gist is that a fine recess is formed. According to the said structure, there can exist an effect similar to Claim 1.

本発明によれば、容易にコギングトルクの低減を図ることのできる回転電機の製造方法及び回転電機を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a rotary electric machine and rotary electric machine which can aim at reduction of cogging torque can be provided easily.

電動パワーステアリング装置(EPS)の概略構成図。The schematic block diagram of an electric power steering device (EPS). 第1実施形態の回転電機の軸方向と直交する断面図。Sectional drawing orthogonal to the axial direction of the rotary electric machine of 1st Embodiment. 第1実施形態のステータコアの寸法ばらつきを示す模式図。The schematic diagram which shows the dimensional dispersion | variation in the stator core of 1st Embodiment. 第1実施形態のステータコアの部分斜視図。The fragmentary perspective view of the stator core of 1st Embodiment. (a)は第1実施形態における加工するティースを選択する選択工程を示す模式図、(b)は同じくティースを加工する加工工程を示す模式図。(A) is a schematic diagram which shows the selection process which selects the teeth to process in 1st Embodiment, (b) is a schematic diagram which shows the processing process which processes teeth similarly. 第1実施形態のパルスレーザ光の照射位置の軌跡を示す模式図。The schematic diagram which shows the locus | trajectory of the irradiation position of the pulse laser beam of 1st Embodiment. 第2実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。Sectional drawing along the axial direction of the rotary electric machine of 2nd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)1において、ステアリングホイール2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト3は、コラム軸8、中間軸9、及びピニオン軸10を連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、ラック軸5の両端に連結されたタイロッド11を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪12の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in an electric power steering apparatus (EPS) 1, a steering shaft 3 to which a steering wheel 2 is fixed is connected to a rack shaft 5 via a rack and pinion mechanism 4. Thereby, the rotation of the steering shaft 3 accompanying the steering operation is converted into a reciprocating linear motion of the rack shaft 5 by the rack and pinion mechanism 4. The steering shaft 3 is formed by connecting a column shaft 8, an intermediate shaft 9, and a pinion shaft 10. The reciprocating linear motion of the rack shaft 5 accompanying the rotation of the steering shaft 3 is transmitted to the knuckle (not shown) via the tie rods 11 connected to both ends of the rack shaft 5, whereby the steering angle of the steered wheels 12, That is, the traveling direction of the vehicle is changed.

また、EPS1は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するEPSアクチュエータ(操舵力補助装置)13を備えている。本実施形態のEPS1は、コラム軸8を回転駆動する所謂コラム型のEPSとして構成されており、EPSアクチュエータ13の駆動源となる回転電機14はウォーム&ホイール等の減速機構15を介してコラム軸8と駆動連結されている。そして、回転電機14の回転を減速機構15により減速してコラム軸8に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。   The EPS 1 also includes an EPS actuator (steering force assisting device) 13 that applies assist force for assisting the steering operation to the steering system. The EPS 1 of the present embodiment is configured as a so-called column type EPS that rotationally drives the column shaft 8, and the rotating electrical machine 14 that is the drive source of the EPS actuator 13 is connected to the column shaft via a speed reduction mechanism 15 such as a worm and wheel. 8 is drive-coupled. The rotation of the rotating electrical machine 14 is decelerated by the speed reduction mechanism 15 and transmitted to the column shaft 8 so that the motor torque is applied as an assist force to the steering system.

次に、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
図2に示すように、回転電機14は、円筒状のハウジング21内に収容されたステータ22と、ステータ22の径方向内側において回転可能に支持されたロータ23とを備えブラシレスモータとして構成されている。
Next, the configuration of the rotating electrical machine of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine 14 is configured as a brushless motor including a stator 22 housed in a cylindrical housing 21 and a rotor 23 that is rotatably supported on the radially inner side of the stator 22. Yes.

詳述すると、ステータ22は、ハウジング21の内周に固定された円筒状の円筒部24と、円筒部24から径方向内側に向って延びる複数(本実施形態では、12個)のティース25とからなるステータコア26を備えている。本実施形態のステータコア26は、その円筒部24がティース25毎に周方向で分割された複数の分割コア27を環状に配置することにより構成されている。そして、各ティース25には、コイル29が集中巻きにて巻回されている。   More specifically, the stator 22 includes a cylindrical cylindrical portion 24 fixed to the inner periphery of the housing 21, and a plurality of (in the present embodiment, 12) teeth 25 extending radially inward from the cylindrical portion 24. A stator core 26 is provided. The stator core 26 of the present embodiment is configured by arranging a plurality of divided cores 27 in which the cylindrical portion 24 is divided in the circumferential direction for each tooth 25 in an annular shape. A coil 29 is wound around each tooth 25 by concentrated winding.

ロータ23は、回転軸31と、回転軸31と一体回転可能に固定される円環状のロータコア32と、ロータコア32の外周面に固定された複数(本実施形態では、10個)の永久磁石33とを備えている。つまり、本実施形態のロータ23は、所謂表面磁石型のロータとして構成されている。   The rotor 23 includes a rotating shaft 31, an annular rotor core 32 that is fixed so as to rotate integrally with the rotating shaft 31, and a plurality (ten in this embodiment) of permanent magnets 33 fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 32. And. That is, the rotor 23 of the present embodiment is configured as a so-called surface magnet type rotor.

このように構成された回転電機14は、各コイル29に三相の駆動電力が供給されることにより形成される磁界と、永久磁石33の磁束との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によりロータ23が回転するようになっている。   The rotating electrical machine 14 configured as described above has a magnetic attractive force and a repulsive force generated between a magnetic field formed by supplying three-phase driving power to each coil 29 and a magnetic flux of the permanent magnet 33. Thus, the rotor 23 is rotated.

ここで、ステータコア26には、製造誤差等に起因した寸法精度のばらつきや分割コア27の組み付け誤差等が存在する。そのため、ステータコア26の内周面、つまりティース25のロータ23と対向する先端面41が、真円に対して僅かに歪んだ形状となり、ステータ22とロータ23との間のエアギャップが不均一となることがある。具体的には、図3に示すように、例えばティース25xが径方向に沿った直線に対して傾斜した状態となり、ティース25xの周方向一端部が他端部よりもロータ23に近接して配置されることでエアギャップが不均一となることがある。その結果、エアギャップに基づく磁気抵抗のバランスが崩れ、コギングトルクが増大する虞がある。   Here, the stator core 26 has a variation in dimensional accuracy due to a manufacturing error or the like, an assembly error of the split core 27, or the like. Therefore, the inner peripheral surface of the stator core 26, that is, the tip surface 41 facing the rotor 23 of the tooth 25 has a slightly distorted shape with respect to the perfect circle, and the air gap between the stator 22 and the rotor 23 is not uniform. May be. Specifically, as shown in FIG. 3, for example, the teeth 25x are inclined with respect to a straight line along the radial direction, and one end in the circumferential direction of the teeth 25x is arranged closer to the rotor 23 than the other end. As a result, the air gap may become non-uniform. As a result, the balance of the magnetic resistance based on the air gap is lost, and the cogging torque may increase.

この点を踏まえ、図4に示すように、ティース25xの先端面41には、多数の微細凹部42が形成されており、これら微細凹部42によってエアギャップが調整されている。すなわち、ティース25の先端面41に微細凹部42が形成されることで、当該微細凹部42の位置でのステータ22とロータ23との間のエアギャップが大きくなる。したがって、微細凹部42を多数形成することで、巨視的に、ティース25x部分でのステータ22とロータ23との間のエアギャップが大きくされている。そして、本実施形態では、微細凹部42は、ステータ22とロータ23との間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように形成されている。   Considering this point, as shown in FIG. 4, a large number of fine recesses 42 are formed on the tip surface 41 of the tooth 25 x, and the air gap is adjusted by these fine recesses 42. That is, the air gap between the stator 22 and the rotor 23 at the position of the fine concave portion 42 is increased by forming the fine concave portion 42 on the tip surface 41 of the tooth 25. Therefore, by forming a large number of fine recesses 42, the air gap between the stator 22 and the rotor 23 at the teeth 25x portion is enlarged macroscopically. And in this embodiment, the fine recessed part 42 is formed so that the magnetic resistance based on the air gap between the stator 22 and the rotor 23 may be equalized in the circumferential direction.

詳述すると、各微細凹部42は、丸穴状に形成されており、隣り合う微細凹部42と所定間隔を空けて配置されている。そして、先端面41内において、微細凹部42の数は、ロータ23との間のエアギャップが小さい周方向一端部側からエアギャップの大きい他端部側に向かうにつれて徐々に少なくなっている。換言すると、先端面41内における微細凹部42の密度は、周方向一端部側の方が他端部側よりも高くなっている。なお、図4では、微細凹部42の多寡を先端面41における点ハッチングの疎密により示すとともに、説明の便宜上、コイル29の図示を省略している。これにより、ステータ22とロータ23との間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化され、コギングトルクが低減されている。なお、こうした回転電機14の一例として、ステータコア26の外径を略80mm、その内径(ステータコア26の中心からティース25の先端面41までの距離)を略50mm、その軸方向長さを略15mmに設定したもの対して、微細凹部42の直径を略0.1mm、その深さを略0.1mmに設定することが可能である。   More specifically, each fine concave portion 42 is formed in a round hole shape, and is arranged at a predetermined interval from the adjacent fine concave portion 42. And in the front end surface 41, the number of the fine recessed parts 42 is gradually decreasing from the circumferential direction one end part side where the air gap between the rotors 23 is small toward the other end part side where the air gap is large. In other words, the density of the fine recesses 42 in the tip surface 41 is higher on the one end side in the circumferential direction than on the other end side. In FIG. 4, the number of the fine concave portions 42 is indicated by the density of the point hatching on the tip surface 41, and the illustration of the coil 29 is omitted for convenience of explanation. Thereby, the magnetic resistance based on the air gap between the stator 22 and the rotor 23 is made uniform in the circumferential direction, and the cogging torque is reduced. As an example of such a rotating electrical machine 14, the outer diameter of the stator core 26 is approximately 80 mm, the inner diameter (the distance from the center of the stator core 26 to the tip surface 41 of the teeth 25) is approximately 50 mm, and the axial length thereof is approximately 15 mm. It is possible to set the diameter of the fine recess 42 to about 0.1 mm and the depth to about 0.1 mm for the set one.

次に、本実施形態の回転電機の製造について説明する。
本実施形態では、コイル29を巻装した分割コア27を環状に配置してステータ22を製造した後、先ず複数のティース25の中からコギングトルクを低減するための加工を施すティース25を少なくとも一つ選択する選択工程を行う。そして、選択工程で選択されたティース25に微細凹部42を形成する加工工程を行うことで、コギングトルクの低減を図っている。
Next, manufacture of the rotary electric machine of this embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, after the stator 22 is manufactured by arranging the split cores 27 around which the coils 29 are wound in an annular shape, first, at least one tooth 25 that performs processing for reducing cogging torque is selected from the plurality of teeth 25. A selection process for selecting one is performed. Then, the cogging torque is reduced by performing a processing step of forming the fine recesses 42 in the teeth 25 selected in the selection step.

詳述すると、図5(a)に示すように、選択工程では、ステータ22の真円度や円筒度等を形状測定装置51を用いて測定し、この測定結果に基づいて複数のティース25の中からの径方向内側に突出したティース25x(加工を施すティース25x)を選択する(選択工程)。なお、形状測定装置51は、プローブ等の計測部52でステータ22の内周を走査する公知の装置であり、その詳細は例えば特開平7−270153号公報や特開2006−254519号公報を参照されたい。また、図5では、説明の便宜上、コイル29の図示を省略している。   More specifically, as shown in FIG. 5A, in the selection step, the roundness, cylindricity, and the like of the stator 22 are measured using the shape measuring device 51, and the plurality of teeth 25 are measured based on the measurement result. Teeth 25x (teeth 25x to be processed) protruding radially inward from the inside is selected (selection step). The shape measuring device 51 is a known device that scans the inner circumference of the stator 22 with a measuring unit 52 such as a probe. For details, see, for example, JP-A-7-270153 and JP-A-2006-254519. I want to be. In FIG. 5, the coil 29 is not shown for convenience of explanation.

続いて、図5(b)に示すように、加工工程では、選択工程で選択したティース25xの先端面41に、パルスレーザ加工装置53を用いてパルスレーザ光Lを照射することで、微細凹部42を形成する。なお、本実施形態では、パルスレーザ光Lとしてナノ秒パルスレーザ光が用いられている。より詳しくは、図6に示すように、パルスレーザ光Lの照射位置Pが徐々に半径が大きくなる円を描くように該パルスレーザ光Lを走査することにより微細凹部42を形成する。そして、形状測定装置51の測定結果に基づいて、ステータ22とロータ23との間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように多数の微細凹部42を同様に形成する。具体的には、図3に示すように、ティース25xの周方向一端部が他端部よりもロータ23に近接して配置される場合には、周方向一端部側の方で他端部側よりも微細凹部42の密度が高くなるように形成する。なお、ティース25xのロータ23との間の距離が周方向全体に亘って等しい場合には、微細凹部42の密度が先端面41の全体に亘って均一となるように形成する。その後、ステータ22の内側にロータ23を組み付けることで、回転電機14が製造される。   Subsequently, as shown in FIG. 5B, in the processing step, the tip portion 41 of the tooth 25x selected in the selection step is irradiated with the pulse laser beam L using the pulse laser processing device 53, thereby forming a fine recess. 42 is formed. In the present embodiment, a nanosecond pulse laser beam is used as the pulse laser beam L. More specifically, as shown in FIG. 6, the fine recesses 42 are formed by scanning the pulsed laser light L so that the irradiation position P of the pulsed laser light L gradually draws a circle having a larger radius. Then, based on the measurement result of the shape measuring device 51, a large number of fine recesses 42 are similarly formed so that the magnetic resistance based on the air gap between the stator 22 and the rotor 23 is made uniform in the circumferential direction. Specifically, as shown in FIG. 3, when one end portion in the circumferential direction of the tooth 25 x is disposed closer to the rotor 23 than the other end portion, the other end side is closer to the one end side in the circumferential direction. The fine recesses 42 are formed so as to have a higher density. In addition, when the distance between the teeth 25x and the rotor 23 is equal over the entire circumferential direction, the density of the fine recesses 42 is formed so as to be uniform over the entire tip surface 41. Thereafter, the rotating electrical machine 14 is manufactured by assembling the rotor 23 inside the stator 22.

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)ティース25の先端面41に多数の微細凹部42を形成することで、ステータ22とロータ23との間のエアギャップを調整するため、薄い磁性体を取り付けることでエアギャップを調整する場合に比べ、その調整作業が容易になる。さらに、微細凹部42の数(密度)や形状等をティース25内での位置に応じて変更することで、該ティース25内でのエアギャップの調整量を容易に変化させることができるため、一のティース25内において調整すべきエアギャップの量が一定でない場合に特に有効である。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When adjusting the air gap by attaching a thin magnetic body in order to adjust the air gap between the stator 22 and the rotor 23 by forming a large number of fine recesses 42 in the tip surface 41 of the tooth 25 Compared to the above, the adjustment work becomes easier. Furthermore, the amount of adjustment of the air gap in the tooth 25 can be easily changed by changing the number (density), shape, and the like of the fine recesses 42 according to the position in the tooth 25. This is particularly effective when the amount of air gap to be adjusted in the teeth 25 is not constant.

(2)パルスレーザ光Lの照射によってティース25の一部を溶融し、蒸発させることにより微細凹部42を形成するため、微細凹部42の加工に伴って切削粉等の異物が生じることを抑制できる。   (2) Since the fine recesses 42 are formed by melting and evaporating a part of the teeth 25 by irradiation with the pulsed laser light L, it is possible to suppress the generation of foreign matters such as cutting powder accompanying the processing of the fine recesses 42. .

(3)パルスレーザ光Lとしてナノ秒パルスレーザ光を用いたため、ティース25におけるパルスレーザ光Lが照射された部位を蒸発させて微細凹部42を形成しつつ、その近傍には熱をほとんど伝えないようにティース25を加工することができる。このため、ティース25に与える熱の影響を抑制することができる。   (3) Since the nanosecond pulse laser beam is used as the pulse laser beam L, the portion irradiated with the pulse laser beam L in the tooth 25 is evaporated to form the fine concave portion 42, but hardly transfers heat to the vicinity thereof. Thus, the teeth 25 can be processed. For this reason, the influence of the heat given to the teeth 25 can be suppressed.

(4)パルスレーザ光Lの定点照射ではなく、照射位置Pが徐々に半径が大きくなる円を描くように該パルスレーザ光Lを走査することにより微細凹部42を形成した。
ここで、ナノ秒パルスレーザ光の短い照射時間では、照射した部位の金属が十分に蒸発せず、溶融するに留まることがある。そして、この溶融した金属がパルスレーザ光Lの照射によって蒸発した部分に流れ込むことで、微細凹部42の形成が阻害される虞がある。この点、本実施形態のようにパルスレーザ光Lの照射位置Pが徐々に半径が大きくなる円を描くように走査することで、溶融した金属が外側に押し出されるようになるため、効率的に微細凹部42を形成するとともに、ティース25に与える熱の影響を抑制することができる。
(4) The fine recesses 42 were formed by scanning the pulsed laser light L so that the irradiation position P draws a circle with a gradually increasing radius, instead of the fixed point irradiation of the pulsed laser light L.
Here, in the short irradiation time of the nanosecond pulse laser beam, the metal in the irradiated portion may not be sufficiently evaporated and may remain melted. Then, the molten metal flows into the portion evaporated by the irradiation of the pulse laser beam L, so that the formation of the fine recess 42 may be hindered. In this regard, since the irradiation position P of the pulse laser beam L is scanned so as to draw a circle having a gradually increasing radius as in the present embodiment, the molten metal is pushed out to the outside. While forming the fine recessed part 42, the influence of the heat given to the teeth 25 can be suppressed.

(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、回転電機がブラシ付き直流モータとして構成されている点である。このため、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the rotating electrical machine is configured as a brushed DC motor. For this reason, for convenience of explanation, the same components are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.

図7に示すように、本実施形態の回転電機14は、略有底円筒状をなすハウジング(ヨーク)61の内周に永久磁石62を固着してなるステータ63と、永久磁石62の内側において回転可能に支持されたロータ(電機子)64とを備えている。   As shown in FIG. 7, the rotating electrical machine 14 of the present embodiment includes a stator 63 in which a permanent magnet 62 is fixed to the inner periphery of a substantially bottomed cylindrical housing (yoke) 61, and an inner side of the permanent magnet 62. And a rotor (armature) 64 that is rotatably supported.

詳述すると、ロータ64は、回転軸65と、回転軸65と一体回転可能に固定されるロータコア66及び整流子67とを備えている。ロータコア66は、円筒状の円筒部68と、円筒部68から径方向外側に向かって放射状に延出された複数のティース69とを有しており、各ティース69には、コイル71が巻回されている。整流子67は、回転軸65とともに一体回転する円筒体72の周面に複数のセグメント73を固定することにより構成されている。そして、これらセグメント73には、対応するコイル71がそれぞれ接続されている。   More specifically, the rotor 64 includes a rotating shaft 65, and a rotor core 66 and a commutator 67 that are fixed to the rotating shaft 65 so as to be integrally rotatable. The rotor core 66 includes a cylindrical cylindrical portion 68 and a plurality of teeth 69 that extend radially outward from the cylindrical portion 68 in the radial direction. A coil 71 is wound around each tooth 69. Has been. The commutator 67 is configured by fixing a plurality of segments 73 on the peripheral surface of a cylindrical body 72 that rotates integrally with the rotating shaft 65. Corresponding coils 71 are connected to the segments 73, respectively.

また、回転電機14は、整流子67の径方向外側において、当該整流子67を挟むように配置された複数の給電ブラシ75を備えている。各給電ブラシ75は、ハウジング61に固定されたブラシホルダ76内に収容されている。そして、給電ブラシ75は、コイルバネ等の付勢部材77によって付勢されることにより、整流子67の各セグメント73に摺接している。また、各給電ブラシ75には、制御装置(図示略)から回転に応じた正負の電圧が印加されるようになっている。   Further, the rotating electrical machine 14 includes a plurality of power supply brushes 75 arranged so as to sandwich the commutator 67 outside the commutator 67 in the radial direction. Each power supply brush 75 is accommodated in a brush holder 76 fixed to the housing 61. The power supply brush 75 is slidably contacted with each segment 73 of the commutator 67 by being biased by a biasing member 77 such as a coil spring. Further, positive and negative voltages according to rotation are applied to each power supply brush 75 from a control device (not shown).

このように構成された回転電機14では、各給電ブラシ75が整流子67の回転位置に応じたセグメント73に摺接することにより、当該セグメント73に接続されたコイル71に駆動電力が供給される。そして、このコイル71への通電により形成される磁界と、永久磁石62の磁束との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によってロータ64が回転するようになっている。   In the rotating electrical machine 14 configured as described above, each power supply brush 75 is in sliding contact with the segment 73 corresponding to the rotational position of the commutator 67, so that driving power is supplied to the coil 71 connected to the segment 73. The rotor 64 is rotated by a magnetic attractive force and a repulsive force generated between the magnetic field formed by energizing the coil 71 and the magnetic flux of the permanent magnet 62.

本実施形態のロータ64のティース69おけるステータ63と対向する先端面78には、上記第1実施形態と同様に、ロータコア66の真円度等の測定結果に基づいて微細凹部がパルスレーザ加工により形成されることで、ステータ63とロータ64との間のエアギャップに基づく磁気抵抗が均一化されており、コギングトルクの低減が図られている。   In the tip surface 78 of the teeth 69 of the rotor 64 of the present embodiment facing the stator 63, fine concave portions are formed by pulse laser processing based on the measurement results such as the roundness of the rotor core 66, as in the first embodiment. By being formed, the magnetic resistance based on the air gap between the stator 63 and the rotor 64 is made uniform, and the cogging torque is reduced.

以上記述したように、本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
As described above, according to the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
In addition, each said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.

・上記第1実施形態では、形状測定装置51によってステータコア26の真円度や円筒度等を測定し、この測定結果に基づいて微細凹部42を形成するティース25を選択したが、これに限らず、他の方法によりティース25を選択してもよい。例えば、上記特許文献2のようにステータ22の内側にロータ23を組み付けてコギングトルクを測定し、この測定結果に基づいて微細凹部42を形成するティース25を選択してもよい。同様に、上記第2実施形態において、コギングトルクの測定結果等に基づいて微細凹部42を形成するティースを選択してもよい。   In the first embodiment, the roundness and cylindricity of the stator core 26 are measured by the shape measuring device 51, and the teeth 25 that form the fine recesses 42 are selected based on the measurement results. However, the present invention is not limited to this. The teeth 25 may be selected by other methods. For example, as in Patent Document 2, the rotor 23 may be assembled inside the stator 22 to measure the cogging torque, and the teeth 25 that form the fine recesses 42 may be selected based on the measurement result. Similarly, in the second embodiment, a tooth for forming the fine recess 42 may be selected based on the measurement result of the cogging torque or the like.

・上記第1実施形態では、複数の分割コア27を円環状に配置してなるステータコア26を用いたが、これに限らず、ティース25毎に分割されていない一体のステータコアや、円筒部24から各ティース25が分割されたステータコアを用いてもよい。   In the first embodiment, the stator core 26 in which the plurality of split cores 27 are arranged in an annular shape is used. However, the present invention is not limited thereto, and the stator core 26 that is not divided for each tooth 25 or the cylindrical portion 24 is used. A stator core in which each tooth 25 is divided may be used.

・上記各実施形態では、パルスレーザ光Lの照射位置Pが徐々に半径が大きくなる円を描くように走査することで微細凹部42を形成したが、他の態様でパルスレーザの照射位置を走査して微細凹部42を形成してもよい。   In each of the above embodiments, the fine concave portion 42 is formed by scanning so that the irradiation position P of the pulse laser light L draws a circle having a gradually increasing radius. However, the irradiation position of the pulse laser is scanned in another manner. Thus, the fine recess 42 may be formed.

・上記各実施形態では、微細凹部42をパルスレーザ加工により形成したが、これに限らず、例えば切削加工等によって形成してもよい。
・上記各実施形態において、微細凹部42の形状は丸穴状に限らず、例えば三角形状や溝状等、適宜変更可能である。
In each of the above embodiments, the fine recesses 42 are formed by pulse laser processing. However, the present invention is not limited thereto, and may be formed by, for example, cutting.
In each of the above embodiments, the shape of the fine recess 42 is not limited to a round hole shape, and can be appropriately changed, for example, a triangular shape or a groove shape.

・上記各実施形態において、パルスレーザ光Lとして、例えばフェムト秒パルスレーザ光等、ナノ秒パルスレーザ光以外のパルスレーザ光を用いてもよい。
・上記各実施形態では、本発明をステータ22,63の径方向内側にロータ23,64が配置されるインナロータ型の回転電機に適用したが、これに限らず、例えばステータ22,63の径方向外側にロータ23,64が配置されるアウタロータ型の回転電機に適用してもよい。また、永久磁石を界磁とした回転電機に限らず、電磁石を界磁として構成した回転電機に適用してもよい。要は、コイルが巻回されるティースを有する回転電機であれば、本発明は適用可能である。なお、回転電機14をEPS1の駆動源以外の用途に用いてもよいことは言うまでもない。
In each of the above embodiments, the pulse laser beam L may be a pulse laser beam other than the nanosecond pulse laser beam, such as a femtosecond pulse laser beam.
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the inner rotor type rotating electrical machine in which the rotors 23 and 64 are disposed on the radially inner side of the stators 22 and 63. You may apply to the outer rotor type rotary electric machine by which the rotors 23 and 64 are arrange | positioned on the outer side. Further, the present invention is not limited to a rotating electrical machine that uses a permanent magnet as a field, and may be applied to a rotating electrical machine that uses an electromagnet as a field. In short, the present invention is applicable to any rotating electrical machine having teeth around which a coil is wound. Needless to say, the rotating electrical machine 14 may be used for purposes other than the drive source of the EPS 1.

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(イ)前記パルスレーザ光は、ナノ秒パルスレーザであることを特徴とする。上記構成によれば、短いレーザ照射時間で微細凹部を形成することができ、ティースに与える熱の影響を抑制することができる。
Next, technical ideas that can be understood from the above embodiments and other examples will be described below together with their effects.
(A) The pulsed laser beam is a nanosecond pulsed laser. According to the said structure, a fine recessed part can be formed in short laser irradiation time, and the influence of the heat | fever given to teeth can be suppressed.

1…電動パワーステアリング装置(EPS)、14…回転電機、22,63…ステータ、23,64…ロータ、24,68…円筒部、25,25x,69…ティース、26…ステータコア、27…分割コア、29,71…コイル、41,78…先端面、42…微細凹部、51…形状測定装置、53…パルスレーザ加工装置、66…ロータコア、L…パルスレーザ光、P…照射位置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device (EPS), 14 ... Rotary electric machine, 22, 63 ... Stator, 23, 64 ... Rotor, 24, 68 ... Cylindrical part, 25, 25x, 69 ... Teeth, 26 ... Stator core, 27 ... Split core , 29, 71 ... coil, 41, 78 ... tip surface, 42 ... fine recess, 51 ... shape measuring device, 53 ... pulse laser processing device, 66 ... rotor core, L ... pulse laser beam, P ... irradiation position.

Claims (4)

ステータと、前記ステータと径方向において対向するロータとを備え、前記ステータ及び前記ロータの少なくとも一方には、径方向に延出されてコイルが巻回される複数のティースが設けられた回転電機の製造方法において、
前記複数のティースの中からコギングトルクを低減するための加工を施すティースを少なくとも一つ選択する選択工程と、
前記選択工程で選択された前記ティースの先端面に、前記ステータと前記ロータとの間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように複数の微細凹部を形成する加工工程とを、含むことを特徴とする回転電機の製造方法。
A rotating electrical machine comprising: a stator; and a rotor facing the stator in a radial direction, wherein at least one of the stator and the rotor is provided with a plurality of teeth extending in a radial direction and wound with a coil. In the manufacturing method,
A selection step of selecting at least one tooth to be processed to reduce cogging torque from the plurality of teeth;
A processing step of forming a plurality of fine recesses on the tip surface of the teeth selected in the selection step so that a magnetic resistance based on an air gap between the stator and the rotor is made uniform in the circumferential direction. A method of manufacturing a rotating electrical machine.
請求項1に記載の回転電機の製造方法において、
パルスレーザ光を照射することにより、前記微細凹部を形成することを特徴とする回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the rotary electric machine according to claim 1,
A method of manufacturing a rotating electrical machine, wherein the fine recess is formed by irradiating a pulse laser beam.
請求項2に記載の回転電機の製造方法において、
前記パルスレーザ光の照射位置が徐々に半径が大きくなる円を描くように該パルスレーザ光を走査することにより、前記微細凹部を形成することを特徴とする回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the rotary electric machine according to claim 2,
A method of manufacturing a rotating electrical machine, wherein the fine recesses are formed by scanning the pulse laser beam so that the irradiation position of the pulse laser beam gradually draws a circle having a larger radius.
ステータと、前記ステータと径方向において対向するロータとを備え、前記ステータ及び前記ロータの少なくとも一方は、径方向に延出されてコイルが巻回される複数のティースが設けられた回転電機において、
前記各ティースのうちの少なくとも一つの先端面には、前記ステータと前記ロータとの間のエアギャップに基づく磁気抵抗が周方向において均一化されるように複数の微細凹部が形成されたことを特徴とする回転電機。
In a rotating electrical machine comprising a stator and a rotor facing the stator in a radial direction, wherein at least one of the stator and the rotor is provided with a plurality of teeth extending in a radial direction and wound with a coil.
A plurality of fine recesses are formed on at least one tip surface of each of the teeth so that a magnetic resistance based on an air gap between the stator and the rotor is made uniform in the circumferential direction. Rotating electric machine.
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CN103956838A (en) * 2014-05-21 2014-07-30 黄石东贝电器股份有限公司 Stator used in brushless direct current motor and used for reducing fundamental wave cogging torque

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