JP2019047658A - 電動モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】モータハウジングにステータを確実に圧入固定して作動音を抑えるとともに、周方向で互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部分で圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑える。【解決手段】電動モータ1は、周方向に複数のステータ分割体30が配置され、互いに隣り合うステータ分割体30同士を連結してなるステータ3と、ステータ3が内側に圧入により固定されたモータハウジング2と、を備え、モータハウジング2の内周面2i、及びステータ3において互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面の少なくとも何れか一方に、モータハウジング2の内周面2i及び連結部30Jの外周面の他方との干渉を避ける逃げ部50が形成され、逃げ部50は、周方向において、ステータ3の中心軸を中心として、合計45°〜126°の範囲で複数形成されている。【選択図】図6
Description
本発明は、電動モータに関するものである。
電動モータとして、例えばブラシレスモータがある。一般的なブラシレスモータは、モータハウジングに固定されているステータと、ステータの径方向内側に回転自在に設けられたロータと、を有している。ステータは、モータハウジングに固定される円筒状のコア本体と、このコア本体の内周面から径方向内側に向かって放射状に突設された複数のティースと、を有している。各ティース間には、径方向内側が開口されたスロットがそれぞれ形成される。このスロットを介して、各ティースに巻線が巻回される。
このような電動モータにおいて、各ティースへの巻線の巻回作業を容易にし、巻線の占積率を向上させるために、ステータを、周方向に複数に分割してなる分割コアによって形成する場合がある。すなわち、ステータは、周方向に複数の分割コアを並べて配置することで形成されている(例えば、特許文献1参照)。
これら複数の分割コアは、溶接や嵌合等によって、互いに隣り合う分割コア同士が一体に連結されている。
これら複数の分割コアは、溶接や嵌合等によって、互いに隣り合う分割コア同士が一体に連結されている。
ところで、複数の分割コアからなるステータを、モータハウジングに圧入して固定する場合、互いに隣り合う分割コア同士の連結部分において、モータハウジングとの間で圧縮応力が発生することがある。ステータを構成する電磁鋼板は、圧縮応力が生じると、その部分で磁束が流れにくくなる特性を有している。このため、ステータの周方向において、分割コア同士の連結部分で生じる圧縮応力によって、磁束密度が低い部分が複数個所に生じることとなる。分割コア同士の連結部分で生じる圧縮応力が、周方向において不均一に生じると、ステータの周方向における磁束密度の分布にばらつきが生じてしまう。そして、磁束の流れが部分的に阻害される部位が生じてしまう。その結果、電動モータを作動させたときに、コギングトルクが大きくなってしまう。
例えば、特許文献1に開示された回転電機では、互いに隣り合う分割コア同士の連結部分の外周部に、径方向内側に向かって窪む凹部が形成されている。この回転電機において、周方向で互いに隣り合う分割コア同士は、ピンによって回動可能に連結されている。互いに隣り合う分割コア同士の連結部分の外周部に形成された凹部は、ピンを中心として互いに隣り合う分割コア同士が回転できるように形成されたものである。
ここで、分割コア同士の連結部分に、モータハウジングとの間で圧縮応力が発生することを抑えるため、特許文献1に開示されたような、分割コア同士の連結部分の外周部に凹部を備えたステータを、モータハウジングに圧入することが考えられる。
しかし、本発明者らの検討によると、凹部の大きさ等によっては、凹部を形成すると、モータハウジングとステータの接触代が減少し、モータハウジングに圧入したステータの固定強度が不足してしまう場合がある。すると、モータが作動した際に、ステータで発生する電磁力によって、ティースの先端部がステータの周方向に変位する。その結果、分割コアの外周部が変位し、この変位がモータハウジングに伝達されてモータハウジングが振動し、電動モータの作動音が発生する可能性があった。
しかし、本発明者らの検討によると、凹部の大きさ等によっては、凹部を形成すると、モータハウジングとステータの接触代が減少し、モータハウジングに圧入したステータの固定強度が不足してしまう場合がある。すると、モータが作動した際に、ステータで発生する電磁力によって、ティースの先端部がステータの周方向に変位する。その結果、分割コアの外周部が変位し、この変位がモータハウジングに伝達されてモータハウジングが振動し、電動モータの作動音が発生する可能性があった。
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、モータハウジングにステータを確実に圧入固定して作動音を抑えるとともに、周方向で互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部分で圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることのできる電動モータを提供することである。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の電動モータは、周方向に複数のステータ分割体が配置され、互いに隣り合う前記ステータ分割体同士を連結してなるステータと、前記ステータが内側に圧入により固定されたモータハウジングと、を備え、前記モータハウジングの内周面、及び前記ステータにおいて互いに隣り合う前記ステータ分割体の連結部の外周面の少なくとも何れか一方に、前記モータハウジングの内周面及び前記連結部の外周面の他方との干渉を避ける逃げ部が形成され、前記逃げ部は、前記連結部1箇所あたりの前記ステータの中心軸を中心とした周方向の角度をθとし、前記ステータ分割体の個数をXとし、係数をKとしたとき、角度θ、個数X、及び係数Kが、
θ=(360÷X)×K
0.125≦K≦0.375
を満たすように形成されていることを特徴とする。
すなわち、本発明の電動モータは、周方向に複数のステータ分割体が配置され、互いに隣り合う前記ステータ分割体同士を連結してなるステータと、前記ステータが内側に圧入により固定されたモータハウジングと、を備え、前記モータハウジングの内周面、及び前記ステータにおいて互いに隣り合う前記ステータ分割体の連結部の外周面の少なくとも何れか一方に、前記モータハウジングの内周面及び前記連結部の外周面の他方との干渉を避ける逃げ部が形成され、前記逃げ部は、前記連結部1箇所あたりの前記ステータの中心軸を中心とした周方向の角度をθとし、前記ステータ分割体の個数をXとし、係数をKとしたとき、角度θ、個数X、及び係数Kが、
θ=(360÷X)×K
0.125≦K≦0.375
を満たすように形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、モータハウジングの内周面、及び互いに隣り合うステータ分割体の連結部の外周面の少なくとも一方に逃げ部を形成することで、モータハウジングの内周面及びステータ分割体の連結部の外周面の他方との干渉を避けることができる。これにより、ステータ分割体の連結部に、モータハウジングとの干渉による圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
また、ステータ分割体同士の連結部は、ステータの周方向において複数個所に位置する。したがって、ステータ分割体同士の連結部の外周部に形成された逃げ部も、ステータの周方向において複数個所に位置する。このため、モータハウジングに対して圧入により固定されたステータが、モータハウジングに確実に固定される。
また、ステータ分割体同士の連結部は、ステータの周方向において複数個所に位置する。したがって、ステータ分割体同士の連結部の外周部に形成された逃げ部も、ステータの周方向において複数個所に位置する。このため、モータハウジングに対して圧入により固定されたステータが、モータハウジングに確実に固定される。
また、本発明の電動モータは、前記ステータ分割体を9個有し、周方向に9個所に前記逃げ部が形成され、前記逃げ部は、1個所あたり、前記ステータの中心軸を中心として、5〜14°の範囲に形成されているのが好ましい。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部において、モータハウジングとの干渉による圧縮応力が生じるのを抑えつつ、ステータとモータハウジングとを強固に固定することができる。
また、本発明の電動モータは、前記逃げ部は、前記モータハウジングの内周面及び前記連結部の外周面の他方に対し、前記ステータの径方向において、前記ステータの直径の0.2%以上の寸法に設定された隙間を有して形成されているようにしてもよい。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部において、モータハウジングとの干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
また、本発明の電動モータは、前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に間隔を隔てて位置する円弧状面からなるようにしてもよい。
また、本発明の電動モータは、前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部からなるようにしてもよい。
さらに、前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に窪んで形成されたV字状又はU字状の凹部からなるようにしてもよい。
このような構成によれば、ステータの外周面に逃げ部を形成することで、互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部において、モータハウジングとの干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
また、本発明の電動モータは、前記逃げ部は、前記モータハウジングの内周面に形成され、前記ステータの外周面に対して径方向外側に間隔を隔てて位置する円弧状面からなるようにしてもよい。
このような構成によれば、モータハウジングの内周面に逃げ部を形成することで、互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部において、モータハウジングとの干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
本発明によれば、モータハウジングにステータを確実に圧入固定して作動音を抑えるとともに、周方向で互いに隣り合うステータ分割体同士の連結部分で圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
次に、本発明の実施形態に係る電動モータについて、図面を参照して説明をする。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における電動モータ1の斜視図である。
同図に示すように、電動モータ1は、例えば車両に搭載される電動パワーステアリング等の電装品の駆動源となるものである。
図1は、第1の実施形態における電動モータ1の斜視図である。
同図に示すように、電動モータ1は、例えば車両に搭載される電動パワーステアリング等の電装品の駆動源となるものである。
(電動モータ)
電動モータ1は、いわゆるブラシレスモータである。電動モータ1は、モータハウジング2と、モータハウジング2内に収納されている略円筒状のステータ3と、ステータ3の径方向内側に設けられ、ステータ3に対して回転可能に設けられたロータ(図示無し)と、を備えている。
電動モータ1は、いわゆるブラシレスモータである。電動モータ1は、モータハウジング2と、モータハウジング2内に収納されている略円筒状のステータ3と、ステータ3の径方向内側に設けられ、ステータ3に対して回転可能に設けられたロータ(図示無し)と、を備えている。
(モータハウジング)
モータハウジング2は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータハウジング2は、円筒状に延びる筒状部21と、筒状部21の一端を閉塞する端部閉塞部22と、を一体に備えた有底筒状をなしている。モータハウジング2は、筒状部21の他端に、径方向外側に延びるフランジ部23が形成されている。フランジ部23には、車両の車体の所定位置に固定するためのボルトが挿通されるボルト挿通穴23hが、複数個所に形成されている。
モータハウジング2は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータハウジング2は、円筒状に延びる筒状部21と、筒状部21の一端を閉塞する端部閉塞部22と、を一体に備えた有底筒状をなしている。モータハウジング2は、筒状部21の他端に、径方向外側に延びるフランジ部23が形成されている。フランジ部23には、車両の車体の所定位置に固定するためのボルトが挿通されるボルト挿通穴23hが、複数個所に形成されている。
(ステータ)
図2は、電動モータ1の平面図である。図3は、ステータ3の斜視図である。
図2に示すように、ステータ3は、略円筒状に形成されている。ステータ3は、その中心軸方向とモータハウジング2の筒状部21(図1参照)の中心軸方向とが一致した状態で、モータハウジング2に圧入されている。
図2、図3に示すように、ステータ3は、ステータコア31と、ステータコア31を被覆するインシュレータ32と、このインシュレータ32の上からステータコア31に巻回されるコイル33と、を備えている。
図2は、電動モータ1の平面図である。図3は、ステータ3の斜視図である。
図2に示すように、ステータ3は、略円筒状に形成されている。ステータ3は、その中心軸方向とモータハウジング2の筒状部21(図1参照)の中心軸方向とが一致した状態で、モータハウジング2に圧入されている。
図2、図3に示すように、ステータ3は、ステータコア31と、ステータコア31を被覆するインシュレータ32と、このインシュレータ32の上からステータコア31に巻回されるコイル33と、を備えている。
ステータコア31は、磁路を形成する円筒状のコア部34と、コア部34から径方向内側に向かって突出する複数(本実施形態においては9個)のティース35と、を備えている。このステータコア31は、周方向に複数(本実施形態においては9個)配置されたステータ分割体30から形成されている。
図4は、ステータ分割体30の斜視図である。図5は、ステータ分割体30を構成する分割コア36の斜視図である。図6は、ステータ分割体30同士の連結部30Jを示す要部拡大図である。
図4、図5に示すように、各ステータ分割体30は、コア部34を周方向に複数に分割してなる円弧状断面の分割コア36と、分割コア36から径方向内側に向かって突出するティース35と、を一体に有している。このようなステータ分割体30は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータ分割体30は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
図4、図5に示すように、各ステータ分割体30は、コア部34を周方向に複数に分割してなる円弧状断面の分割コア36と、分割コア36から径方向内側に向かって突出するティース35と、を一体に有している。このようなステータ分割体30は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータ分割体30は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
各分割コア36の周方向両端部には、周方向で隣り合う他の分割コア36と連結するための嵌合凸部37A、嵌合凹部37Bが形成されている。分割コア36の周方向一方の端部に形成された嵌合凸部37Aは、分割コア36の径方向中間部が、周方向一方の側に突出して形成されている。分割コア36の周方向他方の端部に形成された嵌合凹部37Bは、分割コア36の径方向中間部が周方向一方の側に窪んで形成されている。
図6に示すように、互いに隣り合うステータ分割体30同士は、周方向一方の側の分割コア36の嵌合凸部37Aが、周方向他方の側の分割コア36の嵌合凹部37Bに嵌合されることにより、互いに連結されている。
図4に詳示するように、インシュレータ32は、樹脂等の絶縁性材料により形成されている。各ステータ分割体30のティース35の周囲を覆うように、且つ軸方向に分割可能に設けられている。そすて、ティース35の軸方向両端からインシュレータ32を装着することにより、このインシュレータ32によってティース35が被覆される。
コイル33は、インシュレータ32の上から、各ティース35に巻回されている。本実施形態において、各ティース35に巻回されたコイル33は、U相、V相、W相の順に周方向に並んで配置される。
図1、図3に示すように、ステータ3は、軸方向一端側に配置されたバスバー部材38をさらに備えている。バスバー部材38は、U相、V相、W相のコイル33の端部が接続されるコイル接続部38aと、車体側のコネクタが接続される3相のコネクタ端子部38bと、各コイル接続部38aとコネクタ端子部38bとを相ごとに接続するバスバー本体38c(図3参照)と、を備えている。各コイル33に給電が行われると、このコイル33に、ロータ(図示無し)を回転させるための磁界が生成される。
(ロータ)
ロータ(図示無し)は、その一端が、モータハウジング2の端部閉塞部22に設けられた図示しない軸受を介し、その中心軸回りに回転自在に支持されている。このロータは、その外周面に、リング状のマグネットを備えている。このマグネットには、複数の磁極が周方向に順番に形成されるように着磁されている。例えば、本実施形態では、マグネットは、4極に着磁されている。
ロータ(図示無し)は、その一端が、モータハウジング2の端部閉塞部22に設けられた図示しない軸受を介し、その中心軸回りに回転自在に支持されている。このロータは、その外周面に、リング状のマグネットを備えている。このマグネットには、複数の磁極が周方向に順番に形成されるように着磁されている。例えば、本実施形態では、マグネットは、4極に着磁されている。
(逃げ部)
図2、図6に示すように、上記ステータ3には、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面に、モータハウジング2の内周面2iとの干渉を避ける逃げ部50が形成されている。
本実施の形態において、ステータ分割体30は、周方向に9個設けられている。したがって、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jは9個所である。逃げ部50は、全ての連結部30Jの外周面に形成され、計9個所に設けられている。
図2、図6に示すように、上記ステータ3には、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面に、モータハウジング2の内周面2iとの干渉を避ける逃げ部50が形成されている。
本実施の形態において、ステータ分割体30は、周方向に9個設けられている。したがって、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jは9個所である。逃げ部50は、全ての連結部30Jの外周面に形成され、計9個所に設けられている。
図6に示すように、各逃げ部50は、円弧状面51fを有した凹溝51からなる。円弧状面51fは、モータハウジング2の内周面2iに対し、径方向内側に間隔を隔てて位置し、ステータ3の中心と同心円状に形成されている。円弧状面51fは、連結部30Jにおいて、互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
このような凹溝51からなる逃げ部50は、連結部30Jの1箇所あたりにおけるステータ3の中心軸を中心とした開き角(周方向の角度、以下、単に開き角という)をθとし、ステータ分割体30の個数をXとし、係数をKとしたとき、角度θ、個数X、及び係数Kが、
θ=(360÷X)×K ・・・(1)
0.125≦K≦0.375 ・・・(2)
を満たすように形成されている。
本第1の実施形態において、逃げ部50は、開き角θが、5°〜14°の範囲に形成されている。本第1の実施形態において、ステータ分割体30の個数は9個であるので、上記式(1)のXに9を代入すると、逃げ部50の開き角θは、5°≦θ≦15°になるので、本第1の実施形態の逃げ部50の開き角θは、上記式(1)、式(2)を満たす。
θ=(360÷X)×K ・・・(1)
0.125≦K≦0.375 ・・・(2)
を満たすように形成されている。
本第1の実施形態において、逃げ部50は、開き角θが、5°〜14°の範囲に形成されている。本第1の実施形態において、ステータ分割体30の個数は9個であるので、上記式(1)のXに9を代入すると、逃げ部50の開き角θは、5°≦θ≦15°になるので、本第1の実施形態の逃げ部50の開き角θは、上記式(1)、式(2)を満たす。
また、凹溝51は、モータハウジング2の内周面2iに対し、ステータ3の径方向において、モータハウジング2とステータ3との最大圧入代の2倍以上の寸法dに設定された隙間を有して形成されている。本実施形態において、モータハウジング2とステータ3との最大圧入代は0.1mmに設定されている。また、凹溝51の円弧状面51fは、モータハウジング2の内周面2iに対し、0.2mm以上の寸法dの隙間を隔てるよう形成されている。
上記したような電動モータ1は、外部に設けられたコントローラ基板(図示無し)に供給された電力が、電動モータ1の各コイル33に選択的に供給される。すると、ステータ3(ティース35)に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ(図示無し)のマグネットとの間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ(図示無し)が継続的に回転する。
このような電動モータ1において、ステータ3は、モータハウジング2に圧入されているが、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面に逃げ部50が形成されている。これにより、ステータ分割体30の連結部30Jが、モータハウジング2の内周面2iとの干渉を避ける。これにより、ステータ分割体30の連結部30Jに、モータハウジング2との干渉による圧縮応力が生じてしまうのを抑えられる。
図7は、逃げ部50を形成しないステータとモータハウジングに生じる圧縮応力の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。図8は、上記第1の実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3とモータハウジング2とに生じる圧縮応力の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。
図7に示すように、逃げ部50を形成しないステータの場合、周方向で互いに隣り合うステータ分割体100同士の連結部100Jにおいて、高い圧縮応力が生じていることが確認できる。これに対し、図8に示すように、上記実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3の場合、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、高い圧縮応力の発生が抑えられていることが確認できる。
図7に示すように、逃げ部50を形成しないステータの場合、周方向で互いに隣り合うステータ分割体100同士の連結部100Jにおいて、高い圧縮応力が生じていることが確認できる。これに対し、図8に示すように、上記実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3の場合、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、高い圧縮応力の発生が抑えられていることが確認できる。
また、図9は、逃げ部50を形成しないステータとモータハウジングにおける磁束密度の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。図10は、上記第1の実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3とモータハウジング2とにおける磁束密度の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。
図9に示すように、逃げ部50を形成しないステータの場合、周方向で互いに隣り合うステータ分割体100同士の連結部100Jにおいて、磁束密度が低い部分Pによって、磁束の流れが阻害されていることが確認できる。これに対し、図10に示すように、上記実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3の場合、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、磁束密度が低い部分によって磁束の流れが阻害される部分が減り、磁束が周方向に連続的に流れていることが確認できる。
図9に示すように、逃げ部50を形成しないステータの場合、周方向で互いに隣り合うステータ分割体100同士の連結部100Jにおいて、磁束密度が低い部分Pによって、磁束の流れが阻害されていることが確認できる。これに対し、図10に示すように、上記実施形態で示した逃げ部50を備えるステータ3の場合、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、磁束密度が低い部分によって磁束の流れが阻害される部分が減り、磁束が周方向に連続的に流れていることが確認できる。
このように、逃げ部50を備えることにより、ステータ3の周方向における圧縮応力分布の均一化を図ることができる。その結果、ステータ3を形成する電磁鋼板において、部分的に磁束が流れにくくなるのを抑えることができ、電動モータ1を作動させたときに生じるコギングトルクを抑える。
図11は、逃げ部50の開き角θを変化させた場合のコギングトルクの変化を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50の開き角θを4°以上に設定することにより、開き角θを0°、すなわち逃げ部50を形成しない場合と比較して、コギングトルクが低くなっていることが確認できる。
同図に示すように、逃げ部50の開き角θを4°以上に設定することにより、開き角θを0°、すなわち逃げ部50を形成しない場合と比較して、コギングトルクが低くなっていることが確認できる。
また、周方向に複数形成された逃げ部50は、連結部30Jの1箇所あたりの開き角θが、上記式(1)、式(2)を満たすように形成されている。より具体的には、各逃げ部50は、開き角θが5°〜14°の範囲となるように形成されている。
図12は、逃げ部50の開き角θを変化させた場合の、電動モータ1の作動中に生じるモータハウジング2の変位量の変化を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50の開き角θを15°よりも大きく設定すると、電動モータ1の作動中に生じるティース35の周方向の変位にともなうステータ分割体30の変位に起因する、モータハウジング2の変位量が大きくなっていることが確認できる。したがって、逃げ部50の開き角θを、15°以下に設定することにより、電動モータ1の作動中に生じるモータハウジング2の変位量を抑え、ステータ3とモータハウジング2とを強固に固定して、電動モータ1の作動音を抑える。さらに、逃げ部50の開き角θを14°以下に設定することにより、モータハウジング2の変位量をさらに抑え、より確実に電動モータ1の作動音を抑える。
同図に示すように、逃げ部50の開き角θを15°よりも大きく設定すると、電動モータ1の作動中に生じるティース35の周方向の変位にともなうステータ分割体30の変位に起因する、モータハウジング2の変位量が大きくなっていることが確認できる。したがって、逃げ部50の開き角θを、15°以下に設定することにより、電動モータ1の作動中に生じるモータハウジング2の変位量を抑え、ステータ3とモータハウジング2とを強固に固定して、電動モータ1の作動音を抑える。さらに、逃げ部50の開き角θを14°以下に設定することにより、モータハウジング2の変位量をさらに抑え、より確実に電動モータ1の作動音を抑える。
このように、上述の電動モータ1は、周方向に複数のステータ分割体30が配置され、互いに隣り合うステータ分割体30同士を連結してなるステータ3と、ステータ3の径方向内側に回転自在に設けられたロータ(図示無し)と、ステータ3が内側に圧入により固定されたモータハウジング2と、を備えている。そして、ステータ3において互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面に、モータハウジング2の内周面2iとの干渉を避ける逃げ部50が形成されている。逃げ部50は、連結部30Jの1箇所あたりの開き角θが、上記式(1)、式(2)を満たすように形成されている。
このように、互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jの外周面に逃げ部50を形成することにより、モータハウジング2の内周面2iとの干渉を避けることができる。これにより、ステータ分割体30の連結部30Jに、モータハウジング2との干渉による圧縮応力が生じるのを抑えることができる。その結果、ステータ3に、部分的に磁束が流れにくい部位が生じるのを抑え、コギングトルクを抑えることができる。
また、ステータ分割体30同士の連結部30Jは、ステータ3の周方向において複数個所に位置している。したがって、ステータ分割体30同士の連結部30Jの外周部に形成された逃げ部50も、ステータ3の周方向において複数個所に位置する。
このように、複数個所に形成された逃げ部50を、連結部30Jの1箇所あたりの開き角θが、上記式(1)、式(2)を満たすように形成することにより、モータハウジング2に対して圧入により固定されたステータ3が、モータハウジング2に確実に固定される。これにより、ステータ3に対してモータハウジング2が変位し、電動モータ1の作動音が生じてしまうのを抑えることができる。
このように、複数個所に形成された逃げ部50を、連結部30Jの1箇所あたりの開き角θが、上記式(1)、式(2)を満たすように形成することにより、モータハウジング2に対して圧入により固定されたステータ3が、モータハウジング2に確実に固定される。これにより、ステータ3に対してモータハウジング2が変位し、電動モータ1の作動音が生じてしまうのを抑えることができる。
また、電動モータ1は、周方向に9個所に逃げ部50が形成されている。逃げ部50は、1個所あたり、ステータ3の中心軸を中心として、5°〜14°の範囲に形成されている。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉による圧縮応力が生じるのを抑えつつ、ステータ3とモータハウジング2とを強固に固定することができる。よって、電動モータ1の作動音が生じてしまうのを、より確実に抑えることができる。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉による圧縮応力が生じるのを抑えつつ、ステータ3とモータハウジング2とを強固に固定することができる。よって、電動モータ1の作動音が生じてしまうのを、より確実に抑えることができる。
また、電動モータ1は、逃げ部50が、モータハウジング2の内周面2i及び連結部30Jの外周面の他方に対し、ステータ3の径方向において、モータハウジング2とステータ3との最大圧入代の2倍以上の寸法に設定された隙間を有して形成されている。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
このような構成によれば、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
さらに、電動モータ1は、逃げ部50が、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に間隔を隔てて位置する円弧状面51fからなる凹溝51であるようにした。
このような構成によれば、ステータ3の外周面に逃げ部50を形成することで、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
このような構成によれば、ステータ3の外周面に逃げ部50を形成することで、互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、モータハウジング2との干渉を確実に避け、圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
(第1の実施形態の第1変形例)
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第1変形例について説明する。
図13は、第1の実施形態の第1変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Bは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部52からなるようにしてもよい。この平面部52は、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第1変形例について説明する。
図13は、第1の実施形態の第1変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Bは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部52からなるようにしてもよい。この平面部52は、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
このような構成においても、上記第1の実施形態と同様、平面部52からなる逃げ部50Bを形成することにより、モータハウジング2にステータ3を確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
(第1の実施形態の第2変形例)
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第2変形例について説明する。
図14は、第1の実施形態の第2変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Cは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部52Bからなるようにしてもよい。この平面部52Bは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。ただし、この平面部52Bは、互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分に対し、周方向の一方の側にオフセットして形成されている。
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第2変形例について説明する。
図14は、第1の実施形態の第2変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Cは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部52Bからなるようにしてもよい。この平面部52Bは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。ただし、この平面部52Bは、互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分に対し、周方向の一方の側にオフセットして形成されている。
このような構成においても、上記実施形態と同様、平面部52からなる逃げ部50Cを形成することにより、モータハウジング2にステータ3を確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
(第1の実施形態の第3変形例)
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第3変形例について説明する。
図15は、第1の実施形態の第3変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Dは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に窪んで形成されたV字状の凹部53Aからなるようにしてもよい。この凹部53Aは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第3変形例について説明する。
図15は、第1の実施形態の第3変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Dは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に窪んで形成されたV字状の凹部53Aからなるようにしてもよい。この凹部53Aは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
このような構成においても、上記第1の実施形態と同様、凹部53Aからなる逃げ部50Dを形成することにより、モータハウジング2にステータ3を確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
(第1の実施形態の第4変形例)
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第4変形例について説明する。
図16は、第1の実施形態の第4変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Eは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に窪んで形成されたU字状の凹部53Bからなるようにしてもよい。この凹部53Bは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
次に、本発明にかかる電動モータ1の第1の実施形態の第4変形例について説明する。
図16は、第1の実施形態の第4変形例における電動モータ1を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Eは、ステータ3の外周面に形成され、モータハウジング2の内周面2iに対して径方向内側に窪んで形成されたU字状の凹部53Bからなるようにしてもよい。この凹部53Bは、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
このような構成においても、上記第1の実施形態と同様、凹部53Bからなる逃げ部50Eを形成することにより、モータハウジング2にステータ3を確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
(第2の実施形態)
次に、本発明にかかる電動モータ1Fの第2の実施形態について説明する。
図17は、第2の実施形態における電動モータ1Fを構成するステータ分割体30同士の連結部30Jを示す要部拡大図である。
同図に示すように、電動モータ1Fは、モータハウジング2Fと、モータハウジング2F内に収納されている略円筒状のステータ3Fと、ステータ3Fの径方向内側に設けられ、ステータ3に対して回転可能に設けられたロータ(図示無し)と、を備えている。
この第2の実施形態において、ステータ3Fの外周面3gには、逃げ部は形成されていない。
次に、本発明にかかる電動モータ1Fの第2の実施形態について説明する。
図17は、第2の実施形態における電動モータ1Fを構成するステータ分割体30同士の連結部30Jを示す要部拡大図である。
同図に示すように、電動モータ1Fは、モータハウジング2Fと、モータハウジング2F内に収納されている略円筒状のステータ3Fと、ステータ3Fの径方向内側に設けられ、ステータ3に対して回転可能に設けられたロータ(図示無し)と、を備えている。
この第2の実施形態において、ステータ3Fの外周面3gには、逃げ部は形成されていない。
逃げ部50Fは、モータハウジング2Fの内周面2iに形成され、ステータ3の外周面に対して径方向外側に間隔を隔てて位置する円弧状面54fを有したハウジング側凹溝54からなる。このハウジング側凹溝54は、連結部30Jにおいて互いに隣り合うステータ分割体30の外周面側の端部30e,30f同士が突き当たる部分に対向する位置を、周方向の両側に跨がるように形成されている。
このような逃げ部50Fは、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、ステータ3Fの外周面3fとモータハウジング2Fとの干渉を避ける。
このような逃げ部50Fは、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30同士の連結部30Jにおいて、ステータ3Fの外周面3fとモータハウジング2Fとの干渉を避ける。
このような構成においても、上記第1の実施形態と同様、ハウジング側凹溝54からなる逃げ部50Fを形成することで、ステータ分割体30の連結部30Jに、モータハウジング2Fとの干渉による圧縮応力が生じるのを抑えることができる。
図18は、上記第2の実施形態で示した逃げ部50Fを備えるステータ3Fとモータハウジング2Fとに生じる圧縮応力の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Fを備えるモータハウジング2Fの場合、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、高い圧縮応力は生じていないことが確認できる。
同図に示すように、逃げ部50Fを備えるモータハウジング2Fの場合、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、高い圧縮応力は生じていないことが確認できる。
図19は、上記第2の実施形態で示した逃げ部50Fを備えるステータ3Fとモータハウジング2FRとにおける磁束密度の分布を、シミュレーション解析により得た結果を示す図である。
同図に示すように、逃げ部50Fを備えるモータハウジング2Fの場合、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、磁束密度が低い部分によって磁束の流れが阻害される部分が減少する。そして、磁束が周方向で連続的に流れていることが確認できる。
同図に示すように、逃げ部50Fを備えるモータハウジング2Fの場合、ステータ3Fで互いに隣り合うステータ分割体30の連結部30Jにおいて、磁束密度が低い部分によって磁束の流れが阻害される部分が減少する。そして、磁束が周方向で連続的に流れていることが確認できる。
また、周方向複数個所に形成された逃げ部50Fを、連結部30Jの1箇所あたりの開き角θが、上記式(1)、式(2)を満たすように形成することにより、ステータ3に対してモータハウジング2が変位する。この結果、電動モータ1Fの作動音が生じてしまうのを抑えることができる。
したがって、モータハウジング2Fにステータ3Fを確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合う分割コア30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
したがって、モータハウジング2Fにステータ3Fを確実に圧入固定して作動音を抑えることができる。また、周方向で互いに隣り合う分割コア30同士の連結部30Jで圧縮応力が生じるのを抑えて、コギングトルクを抑えることが可能となる。
(その他の実施形態)
なお、本発明は上述の各実施形態およびその変形例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
なお、本発明は上述の各実施形態およびその変形例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上記実施形態において、電動モータ1,1Fの各部の構成について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、その詳細な構成については、適宜変更することが可能である。
また、ステータ3,3Fを構成するステータ分割体30の数を9個とした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ステータ分割体30の個数について適宜変更可能である。例えば、ステータ分割体30の個数を12個等としてもよい。
また、ステータ3,3Fを構成するステータ分割体30の数を9個とした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ステータ分割体30の個数について適宜変更可能である。例えば、ステータ分割体30の個数を12個等としてもよい。
また、上記実施形態では、電動モータ1,1Fを、電動パワーステアリング等に用いるものとしたが、その用途については何ら限定するものではない。さらに、電動モータ1,1Fに、減速機部を一体に備えた構成とすることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
1、1F…電動モータ
2…モータハウジング
2i…内周面
3、3F…ステータ
4…ロータ
30…ステータ分割体
30J…連結部
50、50B、50C、50D、50E、50F…逃げ部
51…凹溝
51f…円弧状面
52、52B…平面部
53A、53B…凹部
54…ハウジング側凹溝
54f…円弧状面
2…モータハウジング
2i…内周面
3、3F…ステータ
4…ロータ
30…ステータ分割体
30J…連結部
50、50B、50C、50D、50E、50F…逃げ部
51…凹溝
51f…円弧状面
52、52B…平面部
53A、53B…凹部
54…ハウジング側凹溝
54f…円弧状面
Claims (7)
- 周方向に複数のステータ分割体が配置され、互いに隣り合う前記ステータ分割体同士を連結してなるステータと、
前記ステータが内側に圧入により固定されたモータハウジングと、を備え、
前記モータハウジングの内周面、及び前記ステータにおいて互いに隣り合う前記ステータ分割体の連結部の外周面の少なくとも何れか一方に、前記モータハウジングの内周面及び前記連結部の外周面の他方との干渉を避ける逃げ部が形成され、
前記逃げ部は、前記連結部1箇所あたりの前記ステータの中心軸を中心とした周方向の角度をθとし、前記ステータ分割体の個数をXとし、係数をKとしたとき、角度θ、個数X、及び係数Kが、
θ=(360÷X)×K
0.125≦K≦0.375
を満たすように形成されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記ステータ分割体を9個有し、
周方向に9個所に前記逃げ部が形成され、
前記逃げ部は、1個所あたり、前記ステータの中心軸を中心として、5〜14°の範囲に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。 - 前記逃げ部は、前記モータハウジングの内周面及び前記連結部の外周面の他方に対し、前記ステータの径方向において、前記ステータの直径の0.2%以上の寸法に設定された隙間を有して形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に記載の電動モータ。
- 前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に間隔を隔てて位置する円弧状面からなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。 - 前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に間隔を隔てて位置する平面部からなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。 - 前記逃げ部は、前記ステータの外周面に形成され、前記モータハウジングの内周面に対して径方向内側に窪んで形成されたV字状又はU字状の凹部からなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。 - 前記逃げ部は、前記モータハウジングの内周面に形成され、前記ステータの外周面に対して径方向外側に間隔を隔てて位置する円弧状面からなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。
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