JP3804675B2

JP3804675B2 - 電気モータ

Info

Publication number: JP3804675B2
Application number: JP2004144716A
Authority: JP
Inventors: 康晴寺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2004260999A

Description

本発明は、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備えた電気モータに関する。

下記特許文献１には、ステータがロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有する電気モータ（電動機）が示されている。
特開平９−２１５２３０号公報

上記した公報に示されているステータにおいては、複数のティースがヨークとは別個に構成されていて、各ティースにコイルを巻線した後に、各ティースをヨークに固定する構成が採用されている。このため、各ティースの特性にばらつきが生じやすくて、コギングトルクの増大を招きやすく、モータ性能を低下させるおそれがある。また、各ティースをヨークにそれぞれ固定する必要があり、組付性に改善の余地がある。したがって、本発明は、電気モータにおいて、モータ性能の向上を図ること、或いは組付性の向上を図ることを課題とするものである。

上記した課題を達成するために、本発明においては、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備え、前記ステータが前記ロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有し、同コイルをモールドする樹脂を前記スロット内に充填した電気モータにおいて、前記ステータの前記ヨークと前記各ティースを一体的に形成するとともに、前記各スロット内に配設されて前記各ティースと前記各コイル間に介装されるインシュレータを、前記スロットの両端部にそれぞれ嵌合されコイル線が挿通される通孔が形成された一対の端部インシュレータと、これら端部インシュレータ内に両端部にて嵌合されコイル線が挿通される弾性変形可能な筒状の中間インシュレータによって構成したこと（請求項１に係る発明）に特徴がある。

この場合において、前記中間インシュレータは、弾性変形可能な薄板状の素材をスロット形状に折り曲げて端部を重ね合わせて筒状に形成したものであってもよく（請求項２に係る発明）、また、前記中間インシュレータの重ね合わせ部は前記スロットの外周側中央に配置されていること（請求項３に係る発明）も可能である。また、上記した各場合において、前記各スロットに一対の端部インシュレータと中間インシュレータを組付けた後、これらインシュレータにコイル線を挿通してコイルを形成し、同コイルをモールドする樹脂を前記スロット内に充填すること（請求項４に係る発明）も可能である。

これらの電気モータ（請求項１〜４に係る各発明の電気モータ）においては、各ティースがヨークと一体的に形成されているため、各ティースの特性にばらつきが生じ難く、コギングトルクの増大を抑制することができて、モータ性能の向上を図ることができる。また、各スロット内に配設されて各ティースと各コイル間に介装したインシュレータを一対の端部インシュレータと中間インシュレータによって構成したため、各スロット内へのインシュレータの組付性を向上させることができる。

また、請求項４に係る発明の電気モータにおいては、各スロットに一対の端部インシュレータと中間インシュレータを組付けた後に、これらインシュレータにコイル線を挿通してコイルを形成し、同コイルを樹脂でモールドすることにより、ステータが形成される。ところで、各スロットに組付けられるインシュレータが、一対の端部インシュレータと中間インシュレータによって構成されているため、インシュレータのスロットへの組付を容易とすることができる。また、コイルを樹脂でモールドする際には、モールド成形圧により中間インシュレータの両端部が弾性変形して端部インシュレータの内面に圧接密着して、樹脂の洩れを防止する。これにより、樹脂がステータの周面に洩れ出ることがなく、ロータとステータ間のギャップを狭く設定することができて、モータ性能の向上を図ることができる。

また、請求項４に係る発明の実施に際しては、前記インシュレータの軸方向両端部にモールド成形用の型のテーパー面に係合する係合部を形成すること（請求項５に係る発明）も可能である。この場合には、モールド成形時に樹脂がインシュレータとモールド成形用の型間を通して洩れることを防止することができて、ロータとステータ間のギャップを狭く設定することができ、モータ性能の向上を図ることができる。

また、上記した各電気モータ（請求項１〜５に係る各発明の電気モータ）において、前記各ティースと前記各コイル間に介装したインシュレータを前記各スロット内に配設するとともに、前記各ティースの先端を周方向にて連続的に連結する連結部を所定の軸方向間隔毎に設けること（請求項６に係る発明）も可能である。この場合には、各ティースの先端を周方向にて連続的に連結する連結部を所定の軸方向間隔毎に設けたため、各ティースと各コイル間に介装したインシュレータの径方向への飛び出し（各ティースの先端間に形成される隙間を通しての径方向への飛び出し）を防止することができて、ロータとステータ間のギャップを狭く設定することができ、モータ性能の向上を図ることができる。

また、本発明の実施に際して、前記ハウジングと前記ステータをキー手段により回転不能とし、前記ハウジングに組付けられて前記ステータに対する前記ロータの回転位相を検出するセンサを前記キー手段により位置決めすること（請求項７に係る発明）も可能である。この場合には、ハウジングに対してステータをキー手段により回転不能に位置決め固定することができるとともに、同キー手段を用いてロータの回転位相を検出するセンサをハウジングに対して位置決め固定することができる。したがって、ステータに対してセンサを容易かつ安価にしかも精度よく位置決めすることができて、ステータに対するロータの回転位相を精度よく検出することができ、モータ性能を十分に発揮させることが可能である。

また、本発明の実施に際して、当該電気モータは、前記ロータ内にボールスクリュー機構を介して同軸的に組付けられる操舵ラック軸に前記ロータの回転によって軸方向の操舵助勢力を付与する車両用ステアリング装置の電気モータであり、前記ロータの前記ステータに対する回転位相を検出するセンサを備えていて、前記ロータの一端部を前記ハウジングから軸方向に所定量突出させて、同突出部に設けた切欠部にて試験装置にトルク伝達可能に接続されるように構成すること（請求項８に係る発明）も可能である。この場合には、車両用ステアリング装置に採用される電気モータにおいて、モータ単体での性能評価が可能であり、ハウジングに組付けられてステータに対するロータの回転位相を検出するセンサのオフセット調整等をモータ単体で容易に行うことができ、モータ性能のばらつきを抑えることができる。

また、本発明の実施に際して、各相の境界部において前記ティースの内周部を連結すること（請求項９に係る発明）も可能である。この場合には、各相のコイルユニットの境界部、すなわち磁束変化が少なくて逆起電圧の小さい部位においてティースの先端部を連結したため、逆起電圧によるノイズの発生を抑えることができるとともに、コギングトルクの低減を図ることができて、モータ性能の向上を図ることができる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明による電気モータを車両用のステアリング装置に採用した実施形態を示している。この実施形態の電気モータは、ハウジング１０にボール軸受９１，９２を介して回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けた筒状のロータ２０と、このロータ２０の外周に同軸的に配置されハウジング１０のモータハウジング１１に対して回転不能（一体的）に組付けられたステータ３０と、ロータ２０の回転位相を検出するセンサ４０を備えていて、その回転出力を周知の操舵トルクセンサ（図示省略）やセンサ４０等からの検出信号に基づいて制御装置（図示省略）によって制御されるようになっている。

ハウジング１０は、モータハウジング１１とギヤハウジング１２によって構成されていて、ギヤハウジング１２には図示省略のピニオン軸と操舵ラック軸が支持されるようになっている。なお、操舵ラック軸は、ロータ２０内にボールスクリュー機構(図示省略)を介して同軸的に組付けられるようになっていて、ロータ２０の回転によって軸方向の操舵助勢力が付与されるようになっている。

ロータ２０は、図１及び図３に示したように、磁性材によって段付円筒状に形成した軸本体２１と、この軸本体２１の外周に等間隔にて配置されて固着された１６個の永久磁石２２と、これら永久磁石２２を外周から覆う薄肉パイプ２３（ステンレスやアルミ等の非磁性材）と、軸本体２１の外周に固着されて薄肉パイプ２３を抜け止めする段付円筒状のパイプストッパ２４（素材は金属、非金属、磁性材、非磁性材を問わない）によって構成されている。なお、パイプストッパ２４は、センサ４０のロータ側部材４２の一部を延在させて兼用（代用）することも可能であり、この場合には部品点数の削減が可能である。

軸本体２１は、モータハウジング１１の左端から軸方向に所定量突出していて、同突出部２１ａに設けた切欠部２１ｂにて試験装置（図示省略のモータ性能評価試験装置）の回転軸にトルク伝達可能に接続されるように構成されている。なお、図１に示した電気モータの試験装置への取付面は、モータハウジング１１の図１左端面である。

各永久磁石２２は、軸方向に長い形状であって、内周側（一つ飛びにＳ極とされている）を内周に向けて凸となる弧形状に形成され、また外周側（一つ飛びにＮ極とされている）をロータ２０の回転中心を中心とする円弧形状に形成されている。薄肉パイプ２３は、磁石飛散防止用のパイプであり、各永久磁石２２間に一部をカシメ込むことにより永久磁石２２の外周に密着固定されている。なお、薄肉パイプ２３とパイプストッパ２４は、樹脂でモールドされる一体構成としてもよい。

ステータ３０は、図１及び図４に示したように、円筒状のコア３１と、このコア３１に巻き付けた複数（１８個）のコイル３２と、コア３１とコイル３２間に介装したインシュレータ３３と、各コイル３２の端部を結線するコイル結線具（バスバー）３４と、このコイル結線具３４に接続される通電端子３５を備えていて、モータハウジング１１に接着性及び電気絶縁性を有する樹脂３６にてモールドされて一体化されている。

コア３１は、図５〜図７に示したように、電磁鋼板を所定形状（図５に示した形状）に打ち抜いた後に軸方向にて積層して一体的に構成したものであり、ロータ２０の回転軸心を中心として放射状に配置された１８個のティース３１ａと、これら各ティース３１ａの径方向外端を連結する円形のヨーク３１ｂを備えていて、各ティース３１ａとヨーク３１ｂが一体的に形成されている。各ティース３１ａは、内周側に周方向に延びる磁極部３１ａ１を有していて、コイル３２を巻き付けるための軸方向に延びるスロットＳを形成している。なお、各ティース３１ａの基端と先端部には、円形の凹凸嵌合部３１ｃ，３１ｄが形成されていて、これらを嵌合することにより電磁鋼板が一体的に積層されるようになっている。

コイル３２は、図８〜図１１に示したように、周方向に連続する３個が一コイルユニット（Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相）として１本のコイル線で連続して形成されていて、１８個のコイル３２が６本のコイル線で構成されている。なお、各コイル線の先端は、コア３１およびコイル結線具３４への巻線性、組付性、信頼性を高めるために細く尖らせるのが望ましく、その際に専用治具を用いて細く尖らせてもよく、またコイル線を軸方向に引っ張ることで細くした後に切断して細く尖らせてもよい。

各コイルユニットは、図１１に例示したように、左側のティース３１ａの外周から内周に１〜８の順に巻いた後に、中央のティース３１ａの内周から外周に９〜１５の順に巻いて、最後に右側のティース３１ａの内周から外周に１６〜２４の順に巻いて形成されている。なお、仮に中央のティース３１ａの外周１５から右側のティース３１ａの外周２４に巻線すると、次に右側のティース３１ａの外周２２に巻線することができなくて、コイル３２の巻数を少なくしてしまう。

インシュレータ３３は、図８と図１２〜図１６に示したように、コア３１の軸方向端部に組付けた一対の端部インシュレータ３３ａと、これら端部インシュレータ３３ａ内に両端部にて嵌合される中間インシュレータ３３ｂからなり、モータ軸線方向にて３分割で形成されている。各端部インシュレータ３３ａは、図１２〜図１５に示したように、コイル線が挿通される通孔３３ａ１と、コア３１の端部に形成した切欠３１ｅに嵌合される突起３３ａ２と、各コイル３２をガイドする案内溝３３ａ３と、３個の切欠３３ａ４が形成されるとともに、通孔３３ａ１に対応して筒部３３ａ５が形成されている。中間インシュレータ３３ｂは、図１６に示したように、弾性変形可能で薄板状のインシュレータ素材をスロットＳの形状（コイル線が挿通される形状）に折り曲げて筒状に形成したものであり、重ね合わせ部はスロットＳの外周側中央とされている。

コイル結線具３４は、図１、図４、図８および図９に示したように、絶縁樹脂からなるホルダ３４ａと、各コイルユニットの端部を接続する各接続片３４ｂからなり、ホルダ３４ａには端部インシュレータ３３ａの切欠３３ａ４に嵌合する脚部３４ａ１が形成され、各接続片３４ｂには通電端子３５の各接続片３５ａが接続される平板部３４ｂ１が形成されている。なお、各接続片３４ｂの平板部３４ｂ１と通電端子３５の各接続片３５ａは、樹脂３６にてモールドされる前に抵抗溶接によって接合されるようになっている。

通電端子３５は、ハウジング１０に予めビス止め固定（図２参照）されていて、ステータ３０のコア３１、コイル３２、インシュレータ３３およびコイル結線具３４が図８〜図１０に示した状態で図４に示したようにモータハウジング１１に組み込まれることにより、通電端子３５の各接続片３５ａにコイル結線具３４の各平板部３４ｂ１が接触するようになっている。この際に、ステータ３０のモータハウジング１１に対する位置決め（周方向の位置決め）のために図１に仮想線にて示したキー５０が用いられる。このキー５０は、センサ４０のハウジング側部材４１（図１および図１７参照）をモータハウジング１１に組付ける際の基準とすることができる。また、このようにしてステータ３０とセンサ４０のハウジング側部材４１のモータハウジング１１に対する位置決めを行うときには、センサ４０のロータ側部材４２のロータ２０に対する位置決めをロータ２０に組付けた非磁性のキー（図示省略）によって同様に行うのが望ましい。

樹脂３６は、図１８に示したように、ステータ３０の内周にモールド成形用の型６０が嵌め込まれた状態で充填固化されるようになっていて、モールド成形後には図４に示したように、ステータ３０がモータハウジング１１に一体化される。モールド成形用の型６０は、インシュレータ３３の軸方向両端部、すなわち端部インシュレータ３３ａの端部内周に係合する部位にテーパー面６１を有していて、モールド成形時に樹脂３６が端部インシュレータ３３ａの内周側に洩れることを防止している。なお、樹脂３６の注入口（図示省略のゲート）は、成形の圧力がコア３１にまともに作用しない位置に配設するのが望ましく、スロットＳの略中央で樹脂注入をコイル３２に邪魔されない位置が望ましい。

センサ４０は、モータハウジング１１に位置決め固定されるハウジング側部材４１と、ロータ２０に位置決め固定されるロータ側部材４２によって構成されていて、モータハウジング１１に組付けたロータ２０とステータ３０の位相（ステータ３０に対するロータ２０の回転位相）を検出するようになっていて、検出信号は制御装置（図示省略）に出力されるようになっている。

なお、センサ４０のモータ部とのオフセット値を予め検出しておいて、これをセンサ４０にトリミング抵抗等の形で書き込みをしておけば、センサ４０から電圧レベルでオフセット値を制御装置（図示省略）に出力させることができる。この場合には、制御装置（図示省略）にオフセット値を書き込みする必要がなく、制御装置（図示省略）が変わっても、オフセット値が正確に制御装置（図示省略）に送られ、所定のトルクを発生させることができる。

上記のように構成した電気モータは、以下に説明する各工程、すなわち各コイル３２のコア３１への巻き付け工程、コイル結線具３４の各コイル３２への組付け工程、ステータ３０のモータハウジング１１へのモールド成形工程、センサ４０におけるハウジング側部材４１のモータハウジング１１への組付け工程、ロータ２０のハウジング１０への組付け工程等を経て、製作されている。

各コイル３２のコア３１への巻き付け工程では、各コイル３２の巻き付けに先立って、コア３１の軸方向両端部に各端部インシュレータ３３ａがそれぞれ組付けられ、その後に各中間インシュレータ３３ｂの両端部が各端部インシュレータ３３ａの筒部３３ａ５に嵌合するようにして１８個の各中間インシュレータ３３ｂが組付けられ、その後に各コイル３２が図１１に示した順序で順次巻き付けられて、コイルユニットが形成される。

コイル結線具３４の各コイル３２への組付け工程では、コア３１に巻き付けられた各コイルユニットに合わせてコイル結線具３４がその各脚部３４ａ１を端部インシュレータ３３ａの各切欠３３ａ４に嵌合することにより軸方向にて組付けられ、各接続片３４ｂの対応部位に各コイルユニットの端部（コイル線）がそれぞれカシメ固定されて、図８〜図１０に示したステータサブアッシィが形成される。

ステータ３０のモータハウジング１１へのモールド成形工程では、モールド成形に先立って、図８〜図１０に示したステータサブアッシィがキー５０を用いてモータハウジング１１に位置決め固定されるとともに、通電端子３５がモータハウジング１１に外周から組付けられ、その後にコイル結線具３４における各接続片３４ｂの平板部３４ｂ１と通電端子３５の各接続片３５ａが抵抗溶接によって接合され、その後にモールド成形用の型６０にセットされて樹脂３６にてモールドされる。なお、樹脂３６の注入は、図１の右側から左側に向けて、しかも内周から外周に向けて行われる。

センサ４０におけるハウジング側部材４１のモータハウジング１１への組付け工程では、ステータサブアッシィをモータハウジング１１に位置決めしたキー５０（図１の仮想線参照）を基準として、ハウジング側部材４１がモータハウジング１１に位置決めされて組付けられる。なお、この工程の前または後において、モータハウジング１１にボール軸受９１が組付けられる。

ロータ２０のハウジング１０への組付け工程では、ロータ２０の右端部にセンサ４０のロータ側部材４２を位置決めして組付けるとともにボール軸受９２を組付けた状態で、ロータ２０をボール軸受９２を介してギヤハウジング１２に組付け、その後にステータ３０等を組付けたモータハウジング１１をロータ２０の左方から右方に差し込んでモータハウジング１１とギヤハウジング１２をボルト（図示省略）を用いて連結する。

このようにして製作された本実施形態の電気モータにおいては、各ティース３１ａがヨーク３１ｂと一体的に形成されているため、各ティース３１ａの特性にばらつきが生じ難く、コギングトルクの増大を抑制することができて、モータ性能の向上を図ることができる。

また、各スロットＳ内に配設されて各ティース３１ａと各コイル３２間に介装したインシュレータ３３が、コア３１の両端部に組付けられる一対の端部インシュレータ３３ａと、各スロットＳ内に組付けられる１８個の中間インシュレータ３３ｂによって構成されていて、モータ軸線方向にて分割形成されているため、各スロットＳ内へのインシュレータ３３の組付を容易とすることができる。

また、各コイル３２等を樹脂３６でモールドする際には、モールド成形圧により中間インシュレータ３３ｂの両端部が弾性変形して端部インシュレータ３３ａの内面に圧接密着して、樹脂の洩れを防止する。これにより、樹脂３６がステータ３０の内周面に洩れ出ることがなく、ロータ２０とステータ３０間のギャップを狭く設定することができて、モータ性能の向上を図ることができる。なお、中間インシュレータ３３ｂの重ね合わせ部においても、モールド成形圧により互いに圧接密着して、樹脂の洩れを防止する。

また、本実施形態の電気モータにおいては、各スロットＳに組付けられるインシュレータ３３の端部インシュレータ３３ａにコイル３２をガイドする案内溝３３ａ３を形成したため、コイル３２の安定した巻回を行うことができて、組付性を改善することができる。また、インシュレータ３３の軸方向両端部にモールド成形用の型６０に係合する係合部を形成したため、モールド成形時に樹脂３６がインシュレータ３３とモールド成形用の型６０間を通して内周側に洩れることを防止することができて、ロータ２０とステータ３０間のギャップを狭く設定することができ、モータ性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態の電気モータにおいては、３個のティース３１ａにコイル３２を連続して巻回するに際して、図１１に示したように、一側のティース３１ａの外周から内周に巻いた後に、中央のティース３１ａの内周から外周に巻いて、最後に他側のティース３１ａの内周から外周に巻いたため、ティース３１ａ間の外周側部位（内周側部位に比してスペースが大きい）を有効に活用して、コイル３２の巻数を多くすることが可能であり、モータ性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態の電気モータにおいては、ロータ２０の外周面に組付けられる複数の永久磁石２２表面を覆う薄肉パイプ２３を磁石間に一部をカシメ込むことにより固定したため、ロータ２０の径寸法管理を永久磁石２２の厚みと薄肉パイプ２３の厚みで容易に行うことができて、ロータ２０とステータ３０間のギャップを容易に管理することができ、モータ性能の安定化を図ることができる。

また、本実施形態の電気モータにおいては、モータハウジング１１とステータ３０をキー５０により回転不能に位置決めし、モータハウジング１１に組付けられてステータ３０に対するロータ２０の回転位相を検出するセンサ４０のハウジング側部材４１をキー５０により位置決めしたため、モータハウジング１１に対してステータ３０をキー５０により回転不能に位置決め固定することができるとともに、キー５０を用いてセンサ４０のハウジング側部材４１をモータハウジング１１に対して位置決め固定することができる。したがって、ステータ３０に対してセンサ４０を容易かつ安価にしかも精度よく位置決めすることができて、ステータ３０に対するロータ２０の回転位相を精度よく検出することができ、モータ性能を十分に発揮させることが可能である。

また、本実施形態の電気モータにおいては、ロータ２０の一端部をハウジング１０から軸方向に所定量突出させて、同突出部２１ａに設けた切欠部２１ｂにて試験装置の回転軸にトルク伝達可能に接続されるように構成したため、モータ単体での性能評価が可能であり、ハウジング１０に組付けられてステータ３０に対するロータ２０の回転位相を検出するセンサ４０のオフセット調整等をモータ単体で容易に行うことができ、モータ性能のばらつきを抑えることができる。

上記実施形態においては、図５および図７にて示したように、各ティース３１ａの先端（内周端）が周方向にて不連続に形成されていて、各スロットＳが内周側にて連続的に開口しているが、図７に仮想線で示したように、各ティース３１ａの先端を周方向にて連続的に連結する連結部３１ａ２を所定の軸方向間隔毎に設けた場合（所定の枚数毎に積層される電磁鋼板に連結部３１ａ２を設けた場合）には、各ティース３１ａと各コイル３２間に介装した中間インシュレータ３３ｂの径方向への飛び出し（各ティース３１ａの先端間に形成される隙間を通しての径内方への飛び出し）を防止することができて、ロータ２０とステータ３０間のギャップを狭く設定することができ、モータ性能の向上を図ることができる。

また、上記実施形態においては、インシュレータ３３を、コア３１の両端部に組付けられる一対の端部インシュレータ３３ａと、各スロットＳ内に組付けられる１８個の中間インシュレータ３３ｂによって構成（２種２０個で構成）したが、図１９にて示したように、端部インシュレータ３３ａの筒部３３ａ５を軸方向に所定量長く形成（コア３１の軸方向長さの略半分の長さに形成）するとともに、先端部を交互に径方向で斜めの実線形状、仮想線形状（交互に周方向で斜めの形状でも実施可能）として実施することも可能である。この場合には、一対の端部インシュレータ３３ａをコア３１に組付ける際に、上下で位相を１スロット分ずらすことにより、インシュレータ３３を１種２個で構成することができるため、部品点数が削減され、低コスト化、生産性向上を図ることができる。

また、上記実施形態においては、各コイル３２の端部と通電端子３５の各接続片３５ａを接続するために、コイル接続具３４を用いているが、図２０に示したように、各コイル３２の端部にターミナル端子３９を直接接続して、このターミナル端子３９が通電端子３５の各接続片３５ａに接続されるようにして実施することも可能である。この場合には、コイル３２の端部を曲げることにより、ターミナル端子３９の位置を任意に変更することが可能であり、ターミナル端子３９の設定自由度を向上することができ、組付性を向上させることができる。

また、本発明の実施に際して、各相（Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相）のコイルユニットの境界部（図１０のＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）、すなわち磁束変化が少なくて逆起電圧の小さい部位においてティース３１ａの先端部を連結した場合には、逆起電圧によるノイズの発生を抑えることができるとともに、コギングトルクの低減を図ることができて、モータ性能の向上を図ることができる。

また、本発明の実施に際して、センサ４０に加えて、当該電気モータの逆起電圧を検出する逆起電圧センサ（図示省略）と、これら両センサからの出力に基づいてオフセット量を演算する演算手段（図示省略）を設けた場合には、センサ４０のオフセットを電気的に容易に求めることができて、これに基づいてセンサ４０の検出値を電気的に補正することができる。したがって、この場合には、センサ４０をモータハウジング１１に対して機械的にオフセット調整する必要がなくて、組立作業性を改善することができる。

また、本発明の実施に際して、センサ４０に代えて、図２１〜図２３に示した磁気式エンコーダ１４０を採用して実施することも可能である。このエンコーダ１４０は、モータハウジング１１に組付けられるハウジング側部材１４１と、ロータ２０側に組付けられるロータ側部材１４２（ドラム１４２ａとマグネット１４２ｂからなる）によって構成されていて、ロータ側部材１４２のマグネット１４２ｂには、図２３に展開して示したように、インクリメンタル相（Ｎ、Ｓ極各１０８極のＩＮＣ相）と、アブソリュート相（Ｎ、Ｓ極各８極／相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相）が軸方向に変位してそれぞれ着磁されている。

このため、上記したエンコーダ１４０を採用して電気モータを構成する場合においては、アブソリュートセンサとして機能するアブソリュート相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とインクリメンタルセンサとして機能するインクリメンタル相（ＩＮＣ相）が軸線方向にて略直線的に配置されているため、センサの検出感度の調整等を容易に行うことができる。

また、本発明の実施に際して、図２４に示したように、ティース３１ａ間に位置するヨーク３１ｂの一部をティース３１ａの延出方向（内周方向）に所定量突出させた場合には、巻き線のスペース減少（コイル３２を巻き付けるためのスペースの減少）を抑えてヨーク３１ｂの剛性を高めることができる。

また、本発明の実施に際しては、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備え、前記ステータが前記ロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有する電気モータにおいて、前記各スロット内に配設されて前記各ティースと前記各コイル間に介装されるインシュレータの軸方向両端部にモールド成形用の型のテーパー面に係合する係合部を形成することも可能である。

また、本発明の実施に際しては、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備え、前記ステータが前記ロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有する電気モータにおいて、前記ハウジングと前記ステータをキー手段により回転不能とし、前記ハウジングに組付けられて前記ステータに対する前記ロータの回転位相を検出するセンサを前記キー手段により位置決めすることも可能である。

また、本発明の実施に際しては、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータと、前記ロータの前記ステータに対する回転位相を検出するセンサを備えた電気モータにおいて、前記ロータの一端部を前記ハウジングから軸方向に所定量突出させて、同突出部に設けた切欠部にて試験装置にトルク伝達可能に接続されるように構成することも可能である。この場合において、当該電気モータは、前記ロータ内にボールスクリュー機構を介して同軸的に組付けられる操舵ラック軸に前記ロータの回転によって軸方向の操舵助勢力を付与する車両用ステアリング装置の電気モータであってもよい。

また、本発明の実施に際しては、ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備え、前記ステータが前記ロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有する電気モータにおいて、各相のコイルユニットの境界部において前記ティースの先端部を連結することも可能である。

本発明による電気モータの一実施形態を示す縦断面図である。図１に示した電気モータの平面図である。図１に示したロータの要部縦断側面図である。図１に示したモータハウジングとステータの縦断面図である。図１および図４に示したコア単体の正面図である。図１および図４に示したコア単体の側面図である。図２の一部を拡大して示した正面図である。図１及び図４に示したステータにおけるコア、コイル、インシュレータおよびコイル結線具の関係を示す図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図８に示した組立体の左側面図である。図８に示した組立体のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。図１０に示したコイルの巻き順を示した拡大図である。図８に示した端部インシュレータ単体の正面図である。図８に示した端部インシュレータ単体の背面図である。図１２の一部を拡大して示した正面図である。図１３の一部を拡大して示した背面図である。図８に示した両端部インシュレータ間に組付けられる中間インシュレータを示す図である。図１に示したセンサ単体の正面図である。モータハウジングにステータ構成部材を樹脂モールドする際の工程説明図である。インシュレータの変形実施形態を示す部分断面図である。コイルの端部にターミナル端子を直接接続した実施形態を示す図である。図１に示したセンサに代えて採用し得る磁気式エンコーダの側面図である。図２１に示した磁気式エンコーダの平面図である。図２１に示した磁気式エンコーダのロータ側部材の外周面に施した着磁トラックの位置関係を示す図である。コアにおけるヨークの変形実施形態を示す部分図である。

符号の説明

１０…ハウジング、１１…モータハウジング、１２…ギヤハウジング、２０…ロータ、２１…軸本体、２１ａ…突出部、２１ｂ…切欠部、２２…永久磁石、２３…薄肉パイプ、２４…パイプストッパ、３０…ステータ、３１…コア、３１ａ…ティース、３１ａ２…ティースに設けた連結部、３１ｂ…ヨーク、３２…コイル、３３…インシュレータ、３３ａ…端部インシュレータ、３３ａ３…端部インシュレータに設けた案内溝、３３ｂ…中間インシュレータ、３４…コイル結線具、３５…通電端子、３６…モールド用の樹脂、３９…ターミナル端子、４０…センサ、４１…ハウジング側部材、４２…ロータ側部材、５０…キー、６０…モールド成形用の型、６１…テーパー面、９１，９２…ボール軸受、Ｓ…スロット。

Claims

ハウジングに回転可能に組付けられるロータと、このロータに対して同軸的に配置され前記ハウジングに回転不能に組付けられるステータを備え、前記ステータが前記ロータの回転軸心を中心として放射状に配置された複数のティースと、これら各ティースの径方向端部を連結する円形のヨークと、前記各ティース間に形成されるスロットにて前記各ティースに巻回された複数のコイルを有し、同コイルをモールドする樹脂を前記スロット内に充填した電気モータにおいて、前記ステータの前記ヨークと前記各ティースを一体的に形成するとともに、前記各スロット内に配設されて前記各ティースと前記各コイル間に介装されるインシュレータを、前記スロットの両端部にそれぞれ嵌合されコイル線が挿通される通孔が形成された一対の端部インシュレータと、これら端部インシュレータ内に両端部にて嵌合されコイル線が挿通される弾性変形可能な筒状の中間インシュレータによって構成したことを特徴とする電気モータ。
請求項１記載の電気モータにおいて、前記中間インシュレータは、弾性変形可能な薄板状の素材をスロット形状に折り曲げて端部を重ね合わせて筒状に形成したことを特徴とする電気モータ。
請求項２記載の電気モータにおいて、前記中間インシュレータの重ね合わせ部は前記スロットの外周側中央に配置されていることを特徴とする電気モータ。
請求項１、２または３記載の電気モータにおいて、前記各スロットに一対の端部インシュレータと中間インシュレータを組付けた後、これらインシュレータにコイル線を挿通してコイルを形成し、同コイルをモールドする樹脂を前記スロット内に充填したことを特徴とする電気モータ。
請求項４記載の電気モータにおいて、前記インシュレータの軸方向両端部にモールド成形用の型のテーパー面に係合する係合部を形成したことを特徴とする電気モータ。
請求項１〜５の何れか一つに記載の電気モータにおいて、前記各ティースと前記各コイル間に介装したインシュレータを前記各スロット内に配設するとともに、前記各ティースの先端を周方向にて連続的に連結する連結部を所定の軸方向間隔毎に設けたことを特徴とする電気モータ。
請求項１記載の電気モータにおいて、前記ハウジングと前記ステータをキー手段により回転不能とし、前記ハウジングに組付けられて前記ステータに対する前記ロータの回転位相を検出するセンサを前記キー手段により位置決めしたことを特徴とする電気モータ。
請求項１記載の電気モータにおいて、当該電気モータは、前記ロータ内にボールスクリュー機構を介して同軸的に組付けられる操舵ラック軸に前記ロータの回転によって軸方向の操舵助勢力を付与する車両用ステアリング装置の電気モータであり、前記ロータの前記ステータに対する回転位相を検出するセンサを備えていて、前記ロータの一端部を前記ハウジングから軸方向に所定量突出させて、同突出部に設けた切欠部にて試験装置にトルク伝達可能に接続されるように構成したことを特徴とする電気モータ。
請求項１記載の電気モータにおいて、各相のコイルユニットの境界部において前記ティースの先端部を連結したことを特徴とする電気モータ。