JP5370686B2 - Brushless motor - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシレスモータに係り、特に、電動パワーステアリング装置で好適に使用されるブラシレスモータの改良に関する。 The present invention relates to a brushless motor, and more particularly to an improvement of a brushless motor suitably used in an electric power steering apparatus.
従来、電動パワーステアリング(以下、「EPS」と記す)モータのロストルクを低減するため、最大磁束密度1.5Tまで磁化した場合の周波数1Hz当たりのヒステリシス損が、0.10J/kg以下であるEPSモータコア用電磁鋼板を用いる技術が紹介されている。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to reduce loss torque of an electric power steering (hereinafter referred to as “EPS”) motor, the hysteresis loss per frequency of 1 Hz when magnetized to a maximum magnetic flux density of 1.5 T is 0.10 J / kg or less. A technology using electromagnetic steel sheets for motor cores has been introduced. (For example, refer to Patent Document 1).
また、EPSモータコア用の電磁鋼板に、熱間圧延時のスラブ加熱温度を1050〜1180℃、さらに好ましくは磁性焼鈍時の焼鈍温度を720〜900℃とする熱処理を行うことでヒステリシス損特性を向上させ、ロストルクを低減させる技術も紹介されている。(例えば、特許文献2参照)。 Moreover, the hysteresis loss characteristics are improved by performing heat treatment on the electromagnetic steel sheet for EPS motor core so that the slab heating temperature during hot rolling is 1050 to 1180 ° C, and more preferably, the annealing temperature during magnetic annealing is 720 to 900 ° C. Technology to reduce loss torque is also introduced. (For example, refer to Patent Document 2).
そしてまた、電磁鋼板を成形してなるリング状のコア片を積層した固定子鉄心を備え、前記電磁鋼板は圧延により磁気異方性を有し、前記積層の上下方向に隣り合うコア片の圧延方向が所定の角度だけ異なるように前記コア片を積層することで、ロストルクを低減させるEPSモータも紹介されている。(例えば、特許文献3参照)。 And a stator core in which a ring-shaped core piece formed by forming an electromagnetic steel sheet is laminated, the electromagnetic steel sheet having magnetic anisotropy by rolling, and rolling of core pieces adjacent in the vertical direction of the lamination An EPS motor has also been introduced that reduces loss torque by laminating the core pieces so that the directions differ by a predetermined angle. (For example, refer to Patent Document 3).
また、円環状の固定子ヨーク部と、この固定子ヨーク部に対して分割して形成されると共に、前記固定子ヨーク部に固定された複数の固定子突極と、からなる固定子鉄心を有し、前記固定子突極の鉄心として、アモルファス鉄心を用いることで、ロストルクを低減させるEPSモータも紹介されている。(例えば、特許文献4参照)。 A stator iron core comprising an annular stator yoke portion and a plurality of stator salient poles formed separately from the stator yoke portion and fixed to the stator yoke portion. In addition, an EPS motor that reduces loss torque by using an amorphous iron core as the iron core of the stator salient pole is also introduced. (For example, refer to Patent Document 4).
さらにまた、ステータコアをケースに収容させたステータユニットと、前記ステータユニットに対して回転自在なロータとを有し、前記ステータコアと前記ケースは、荷重を受けるために突出させた突起部によって固定されており、前記ステータコア及び前記ケースは、前記突起部以外では接触していない構成とすることで、ロストルクを低減させるEPSモータも紹介されている。(例えば、特許文献5参照)。 Still further, the stator unit includes a stator core accommodated in a case, and a rotor that is rotatable with respect to the stator unit, and the stator core and the case are fixed by a protruding portion that protrudes to receive a load. In addition, an EPS motor that reduces loss torque by introducing a structure in which the stator core and the case are not in contact with each other except for the protrusion is also introduced. (For example, refer to Patent Document 5).
しかしながら、特許文献1に記載されたEPSモータコア用電磁鋼板は、当該電磁鋼板を構成する材料自身の磁気特性はよいが、ケースにステータコアを圧入した場合に、当該圧入の影響でステータコアの磁気特性が悪化し、鉄損が低下する等、充分な特性を得ることが困難である。また、特許文献2〜4には、ケースにステータコアを配設する方法や、ケースにステータコアを配設した際の構成(ケースとステータコアとの関係)については記載されていない。 However, the electromagnetic steel sheet for EPS motor core described in Patent Document 1 has good magnetic characteristics of the material itself constituting the electromagnetic steel sheet, but when the stator core is press-fitted into the case, the magnetic characteristics of the stator core are affected by the press-fitting. It is difficult to obtain sufficient characteristics such as deterioration and iron loss. Further, Patent Documents 2 to 4 do not describe a method of disposing a stator core in the case or a configuration when the stator core is disposed in the case (relationship between the case and the stator core).
また、特許文献5に記載されたEPSモータは、前記突起部は、前記ケースと面接触しているため、磁気特性の悪化を防止する効果が小さいと共に、前記突起部は磁路として必要がない部分であるため、モータの外径及び質量が大きくなり、小型化を達成することが困難である。
In the EPS motor described in
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ケースにステータコアを圧入しても、当該圧入によるステータコアの磁気特性の低下を防止することができ、ロストルクを低減することが可能なブラシレスモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when a stator core is press-fitted into a case, the magnetic characteristics of the stator core can be prevented from being lowered due to the press-fitting, and a brushless capable of reducing loss torque. An object is to provide a motor.
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コイルを有するステータと、前記ステータを収容するケースと、を備え、前記ステータが前記ケースに圧入されてなるブラシレスモータであって、前記ステータコアは、外径が各々異なる複数の電磁鋼板が積層された構成を有し、前記ケースと前記ステータコアとが圧入結合されてなるブラシレスモータを提供するものである。 In order to achieve this object, the present invention is a brushless motor comprising a stator having a stator core and a coil wound around the stator core, and a case housing the stator, and the stator is press-fitted into the case. The stator core has a configuration in which a plurality of electromagnetic steel plates having different outer diameters are stacked, and provides a brushless motor in which the case and the stator core are press-fitted and joined.
この構成を備えたブラシレスモータは、外径が各々異なる複数の電磁鋼板が積層された構成を有するステータコアが、ケースに圧入結合されているため、ステータコアとケースとの接触面積を小さくすることができる。したがって、ケースにステータを圧入しても、当該圧入によるステータコアの変形を抑制することができ、磁束を安定させることが可能となる。このため、前記ステータコアの磁気特性が低下することを防止することができる。 In the brushless motor having this configuration, since the stator core having a configuration in which a plurality of electromagnetic steel plates having different outer diameters are stacked is press-fitted to the case, the contact area between the stator core and the case can be reduced. . Therefore, even if the stator is press-fitted into the case, deformation of the stator core due to the press-fitting can be suppressed, and the magnetic flux can be stabilized. For this reason, it can prevent that the magnetic characteristic of the said stator core falls.
また、本発明に係るブラシレスモータは、前記複数の電磁鋼板の外径が順次大きくなるように積層されてなり、前記各々の電磁鋼板の外周面と、当該外周面に対向する当該ケースの内周面との間に形成される各々の圧入代が、軸方向で均一となるように、前記ケースの内周面を傾斜した構成を有することができる。このように構成することで、各々の電磁鋼板の外周面とケースの内周面とが線接触(円周に沿った線による接触)することになるため、ステータコアとケースとの接触面積をさらに小さくすることができる。 Further, the brushless motor according to the present invention is laminated such that the outer diameters of the plurality of electromagnetic steel plates are sequentially increased, and the outer peripheral surface of each of the electromagnetic steel plates and the inner periphery of the case facing the outer peripheral surface. It is possible to have a configuration in which the inner peripheral surface of the case is inclined so that each press-fitting allowance formed between the surfaces is uniform in the axial direction. By comprising in this way, since the outer peripheral surface of each electromagnetic steel plate and the inner peripheral surface of a case will carry out line contact (contact by the line along a circumference), the contact area of a stator core and a case is further increased. Can be small.
そしてまた、本発明に係るブラシレスモータは、前記ステータコアの外周面に切欠き部を形成し、当該切欠き部を介して、当該ステータコアの外周面と、前記ケースの内周面との間に制振部材を充填することができる。このように構成することで、ブラシレスモータが駆動した際に生じる振動を制振部材に吸収させることができるため、前記利点に加え、振動の発生を抑制することができる。 In the brushless motor according to the present invention, a notch is formed in the outer peripheral surface of the stator core, and the control is performed between the outer peripheral surface of the stator core and the inner peripheral surface of the case via the notch. The vibration member can be filled. By configuring in this way, vibration generated when the brushless motor is driven can be absorbed by the damping member, so that generation of vibration can be suppressed in addition to the above-described advantages.
また、本発明に係るブラシレスモータでは、前記ステータコアは、前記少なくとも1枚の電磁鋼板を転積した構成を有することができる。このように電磁鋼板を転積することにより、前記利点に加え、磁束のバラツキを効率よく抑制することができるため、回転方向の磁気特性を向上させることができ、より一層ロストルクを低減させることができる。 In the brushless motor according to the present invention, the stator core may have a configuration obtained by rolling the at least one electromagnetic steel plate. By rolling the magnetic steel sheet in this way, in addition to the above-mentioned advantages, magnetic flux variation can be efficiently suppressed, so that the magnetic characteristics in the rotational direction can be improved and the loss torque can be further reduced. it can.
さらにまた、本発明に係るブラシレスモータは、前記ステータコアが圧入されたケースの内周面に、当該ステータコアの圧入方向と反対側の端面に当接可能な突起部が形成された構成を備えることができる。このように構成することで、前記利点に加え、ステータコアが、当該ステータコアの圧入方向と反対側に移動しようとした際に、ステータコアの端面が突起部に当接するため、ステータコアが抜け出ることを防止することができる。 Furthermore, the brushless motor according to the present invention may have a configuration in which a protrusion that can contact an end surface opposite to the press-fitting direction of the stator core is formed on the inner peripheral surface of the case into which the stator core is press-fitted. it can. By configuring in this way, in addition to the above-mentioned advantages, when the stator core tries to move to the opposite side of the press-fitting direction of the stator core, the end face of the stator core comes into contact with the protruding portion, thereby preventing the stator core from coming out. be able to.
本発明によれば、ケースにステータコアを圧入しても、当該圧入によるステータコアの磁気特性の低下を防止することができ、ロストルクを低減することが可能なブラシレスモータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it press-fits a stator core in a case, the fall of the magnetic characteristic of the stator core by the said press-fit can be prevented, and the brushless motor which can reduce loss torque can be provided.
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施例にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the Example described below is the illustration for demonstrating this invention, and this invention is not limited only to these Examples. Therefore, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
図1は、本発明の実施例に係るブラシレスモータの縦断面図、図2は、図1に示すブラシレスモータの構成要素であるステータコアの平面図、図3は、図1に示すブラシレスモータの構成要素であるケースに図2に示すステータコアを圧入した状態を簡略化して示す軸方向に沿った断面図、図4は、図3に示すIV−IV線に沿った断面図、図5は、図3に示すV−V線に沿った断面図である。なお、前記各図では、説明を理解し易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。 1 is a longitudinal sectional view of a brushless motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a stator core that is a component of the brushless motor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a configuration of the brushless motor shown in FIG. 2 is a simplified cross-sectional view along the axial direction showing the state in which the stator core shown in FIG. 2 is press-fitted into the element case, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV shown in FIG. In addition, in each said figure, in order to make explanation easy to understand, the thickness, size, enlargement / reduction ratio, etc. of each member were described without matching with an actual thing.
図1〜図5に示すように、本実施形態に係るブラシレスモータ1は、磁性材料によって形成されたケース2Aと、このケース2Aの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントブラケット2Bを有している。ケース2Aのフロントブラケット2Bが設けられた側とは反対側の端部には、この端部を閉塞するように、ケース2Aと一体に底部2aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, a brushless motor 1 according to this embodiment includes a case 2 </ b> A formed of a magnetic material, and a substantially disc-shaped front bracket 2 </ b> B that closes one opening end of the case 2 </ b> A. have. A
ケース2Aは、フロントブラケット2Bが設けられた側の径が、底部2a側の径よりも徐々に大きくなった略円錐状(テーパ形状)を有しており、ケース2Aの内周面12が傾斜面となっている。なお、ケース2Aを形成する磁性材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial )等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。また、フロントブラケット2Bは、ブラシレスモータ1を所望機器に取付ける際のフランジの役割を果たしている。
The
また、図3に示すように、ケース2Aのフロントブラケット2B側には、後に詳述するステータコア7がケース2Aに圧入された際に、ステータコア7の圧入方向と反対側の端面(即ち、フロントブラケット2B側となる端面)に当接可能な突起部21が形成されている。この突起部21は、ステータコア7が、フロントブラケット2B側に移動しようとした際に、ステータコア7の端面に当接するため、ステータコア7がフロントブラケット2B側に抜け出ることを防止することができる。なお、この突起部21は、例えば、カシメやポンチ等の工具によって形成することができる。
Further, as shown in FIG. 3, when a
ケース2Aの内側であって、フロントブラケット2Bの略中央部分には、軸受3Aが、底部2aの略中央部分には、軸受3Bが、それぞれ配設されている。そして、この軸受3Aは、ケース2Aの内側に配設された回転軸4の一端を回転可能に支持し、軸受3Bは、回転軸4の他端を回転可能に支持している。
Inside the
回転軸4の外周側には、ロータコア10が配設されており、このロータコア10の外周側には、モータ駆動用のマグネット5が固定されている。このマグネット5は、S極及びN極が回転軸4の周方向に交互に且つ等間隔に着磁された永久磁石であって、回転軸4、ロータコア10及びマグネット5によってブラシレスモータ1の回転自在のロータ6が構成されている。そして、このマグネット5は、分割形状(セグメント構造)であっても、リング形状であってもよい。なお、符号11はマグネットカバーである。
A
また、回転軸4のフロントブラケット2B側の端部は外部に突出しており、この外部に突出した端部には、ジョイント19が設けられている。このジョイント19に所望の軸等を接続することで、ブラシレスモータ1の回転出力を取り出せるようになっている。また、回転軸4のフロントブラケット2B側には、ロータ6の回転位置を検出するレゾルバ25と、レゾルバ25を支持する端子台26が設けられている。このレゾルバ25は、回転軸4の円周面に固設されるレゾルバロータ31と、このレゾルバロータ31に所定間隔の空隙を介して対向配置されるレゾルバステータ32とを備えている。
Further, the end of the rotating shaft 4 on the
また、ロータ6の外周側とケース2Aの内周面12との間には、ステータ9が配設されている。このステータ9は、ステータコア7と、ステータコア7の後に詳述するティース18A〜18Lに各々巻装された3相の励磁コイル8(図1参照)とを有している。
A stator 9 is disposed between the outer peripheral side of the
ステータコア7は、複数の外径が各々異なる複数(本実施形態では、説明を理解し易くするため5枚として記載してある)の電磁鋼板(珪素鋼板)71〜75が順に積層された構成を備えている。また、これらの電磁鋼板71〜75は、少なくとも1枚の電磁鋼板が所定の角度で転積されている。このように電磁鋼板71〜75の少なくとも1枚を転積することにより、電磁鋼板71〜75を積層する際に生じる厚さの誤差を極力小さくすることができる。このため、磁束のバラツキを効率よく抑制し、回転方向の磁気特性を向上させることができ、ロストルクを低減させることができる。
The
これらの電磁鋼板71〜75は、外周部を構成する環状のバックヨーク部17と、バックヨーク部17の径方向中心に向かってバックヨーク部17から突設される複数(本実施形態では12個)のティース18A〜18Lを各々有している。また、電磁鋼板71〜75は、電磁鋼板71の外径が最も小さく(短く)、積層順に外径が大きく(長く)なり、電磁鋼板75の外径が最も大きく構成されている。そして、電磁鋼板71〜75の外径は、互いに隣接する電磁鋼板同士の外径の差が同じとなるように設定されている。なお、本実施形態では、電磁鋼板71〜75の外径は、バックヨーク部17の径方向の長さを変更することによって決定されている。
These
電磁鋼板71〜75が積層されたステータコア7は、特に、図3に示すように、ケース2Aの底部2a側に電磁鋼板71が位置するようにケース2Aに圧入され、電磁鋼板71の底部2a側の外周端71eと、電磁鋼板72の底部2a側の外周端72eと、電磁鋼板73の底部2a側の外周端73eと、電磁鋼板74の底部2a側の外周端74eと、電磁鋼板75の底部2a側の外周端75eとが、ケース2Aの内周面12に接触(線接触)した状態で、ケース2Aに圧入結合されている。したがって、ステータコア7とケース2Aとの接触面積を小さくすることができるため、ケース2Aにステータコア7を圧入しても、圧入によるステータコア7の変形を抑制することができ、磁束を安定させることが可能となる。この結果、ステータコア7の磁気特性が低下することを防止することができ、ロストルクを低減することが可能となる。
As shown in FIG. 3, the
ここで、電磁鋼板71〜75は、各々の外径が一定であり、ケース2Aの内周面12は、傾斜しているため、ケース2Aの内周面12と、電磁鋼板71〜75の各々の外周面との間には、特に図3に示すように圧入代(隙間)81〜85が各々形成されることになる。本実施形態では、このケース2Aの内周面12は、これらの圧入代81〜85が軸方向で均一となるように傾斜されている。なお、積層された各々の電磁鋼板71〜75は、ケース2Aの内周面12と同心円となっており、よってステータコア7もケース2Aの内周面12と同心円となっている。
Here, since each of the
そしてまた、電磁鋼板71〜75の外周面の互いに対向する各々の位置(即ち、径方向両端となる各々の位置)には、圧入代81〜85に制振部材90を充填するための切欠き91〜95が各々形成されている。これらの切欠き91〜95は、電磁鋼板71〜75が積層された際に、互いに連通するように形成されており、切欠き91は、積層方向の底部2a側に貫通せずに、中程で終端されている。この構成により、切欠き95から注入された制振部材90は、切欠き94、93、92、91と順次供給され、各圧入代81〜85に充填される。このように、圧入代81〜85に制振部材90を充填することで、ブラシレスモータ1が駆動した際に生じる振動を制振部材90に吸収させることができ、振動の発生を抑制することができる。なお、制振部材90としては、例えば、接着性弾性樹脂やゴム等が挙げられる。
Further, notches for filling the press-fitting
ステータ9は、3相の励磁コイルを1組とした4つのコイル群が連続的に配設された構成を有している。具体的には、ステータコア7は、例えば、ティース18A、18B及び18Cに各々巻装された励磁コイル8(図2〜図5では説明を理解し易くするため、励磁コイルは記載していない)によって、1つのコイル群(第1のコイル群)を形成し、ティース18D、18E及び18Fに各々巻装された励磁コイル8によって、他の1つのコイル群(第2のコイル群)を形成し、ティース18G、18H及び18Iに各々巻装された励磁コイル8によって、他の1つのコイル群(第3のコイル群)を形成し、ティース18J、18K及び18Lに各々巻装された励磁コイル8によって、他の1つのコイル群(第4のコイル群)を形成している。なお、符号28は、インシュレータである。
The stator 9 has a configuration in which four coil groups each including a three-phase excitation coil are continuously arranged. Specifically, the
なお、本実施形態では、説明を理解し易くするため、ステータコア7の構成として、5枚の電磁鋼板71〜75を積層した場合について説明したが、これに限らず、ステータコア7は、6枚以上の外径が各々異なる電磁鋼板を積層した構成であってもよい。また、外径が同一の複数の電磁鋼板を積層したブロック体を複数準備し、各々のブロック体の外径が異なるようにしてもよい。この構成の場合、ブロック体を構成する電磁鋼板を転積してもよく、ブロック体を転積してもよい。
In addition, in this embodiment, in order to make an explanation easy to understand, the case where five
また、本実施形態では、切欠き91〜95を互いに対向する2カ所(同一径上)に形成した場合について説明したが、これに限らず、切欠き91〜95は、所望により、電磁鋼板71〜75に各々1カ所ずつ形成してもよく、3カ所以上形成してもよい。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the notches 91-95 were formed in two places (on the same diameter) which mutually oppose, not only this but the notches 91-95 are the
1…ブラシレスモータ、 2A…ケース、 4…回転軸、 7…ステータコア、 8…励磁コイル、 9…ステータ、 12…内周面、 17…バックヨーク部、 18A〜18L… ティース、21…突起部、 71〜75…電磁鋼板(珪素鋼板)、 81〜85…圧入代、 90…制振部材、 91〜95…切欠き DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brushless motor, 2A ... Case, 4 ... Rotating shaft, 7 ... Stator core, 8 ... Excitation coil, 9 ... Stator, 12 ... Inner peripheral surface, 17 ... Back yoke part, 18A-18L ... Teeth, 21 ... Projection part, 71-75 ... Electromagnetic steel plate (silicon steel plate), 81-85 ... Press-fit allowance, 90 ... Damping member, 91-95 ... Notch
Claims (4)
前記ステータコアは、外径が各々異なる複数の電磁鋼板が積層された構成を有し、
前記ケースと前記ステータコアとが圧入結合され、
前記複数の電磁鋼板は、外径が順次大きくなるように積層されてなり、
前記ケースは、前記各々の電磁鋼板の外周面と、当該外周面に対向する当該ケースの内周面との間に形成される各々の圧入代が、軸方向で均一となるように、当該ケースの内周面が傾斜してなるブラシレスモータ。 A stator core and a stator having a coil wound around the stator core; and a case for housing the stator; and a brushless motor in which the stator is press-fitted into the case,
The stator core has a configuration in which a plurality of electromagnetic steel sheets having different outer diameters are laminated,
The case and the stator core are press-fitted and coupled ,
The plurality of electrical steel sheets are laminated so that the outer diameter sequentially increases,
The case is formed so that each press-fitting allowance formed between the outer peripheral surface of each electromagnetic steel sheet and the inner peripheral surface of the case facing the outer peripheral surface is uniform in the axial direction. Brushless motor with an inner peripheral surface inclined .
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