JP2006033989A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 ステータを複数のコアユニットから構成するブラシレスモータにおいて、コアユニット間の磁気抵抗を減少させ、コギングトルクを低減させたり、モータの大型化を防止したりすることを目的とする。
ことを目的とする。
【解決手段】 ブラシレスモータは、ヨークの内周面に環状のステータが取り付けられている。ステータは、周方向に沿って複数のコアユニット4に分割されており、各コアユニット4には、巻線が巻回されコイルが形成されている。このコアユニット4は、外周側部6に、他のコアユニット4に接合される接合部7,8が設けられており、この接合部7,8は傾斜している。
【選択図】 図4
ことを目的とする。
【解決手段】 ブラシレスモータは、ヨークの内周面に環状のステータが取り付けられている。ステータは、周方向に沿って複数のコアユニット4に分割されており、各コアユニット4には、巻線が巻回されコイルが形成されている。このコアユニット4は、外周側部6に、他のコアユニット4に接合される接合部7,8が設けられており、この接合部7,8は傾斜している。
【選択図】 図4
Description
本発明は、ステータ側のコアが分割されたユニットから構成されているブラシレスモータに関する。
ブラシレスモータには、回転ムラに起因する振動を抑制するために、ロータ側のマグネット又はステータを傾斜(スキュー;skew)して配置させたものがある。ステータには、プレス加工によって略環状に打ち抜いた電磁鋼板を積層したものが用いられる。電磁鋼板には、周方向に多数の***を等間隔に設けておき、この***にピンを通し、***の位置を1つずつずらしながら積層させる(例えば、特許文献1参照)。このようにすると、軸線に対して傾斜するステータが一体的に製造される。
ここで、この種の一体型のステータでは、巻線を巻回することが困難であるため、ステータのコアを軸線に平行に分割したものがある(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。このようなブラシレスモータでは、分割されたコアユニットごとに巻線を巻回してからコアを組み立てることができるので、コアに形成される空間に対する巻線の占積率を高めることができる。ここで、各コアユニットが、複数のティースを積層させたものである場合には、各ティースの位置を積層方向で周期的にずらすと、接合されるコアユニットのティースと重なり合うようにして接合させることが可能になる(例えば、特許文献3参照)。
特開2003−32939号公報
特開2002−176738号公報
特開2003−304655号公報
しかしながら、特許文献2に開示されているブラシレスモータでは、コアユニットを環状に組んだ状態でも各コアユニットが動き易いので、内径の真円度が得難く、組立作業に熟練を要した。また、各コアユニットが動き易いので、コアユニットの接合部に隙間が生じ易かった。接合部間に隙間が生じると、コアユニット間の磁気抵抗が大きくなり、コギングトルクが大きくなってしまうので好ましくない。このような場合には、コアユニット間に流れる磁束を確保するためにヨークに磁束を通す必要があるが、ヨークを通過する磁束が増えると、ヨークにおける磁束密度が大きくなるので、ヨークを肉厚にしなければならないが、これはブラシレスモータの大型化、高重量化の原因となるので好ましくない。
また、特許文献3に開示されているブラシレスモータでは、接合部分における磁気抵抗は減少できるが、コアユニットを構成するティースの積層に高い精度が要求される。さらに、櫛歯状の接合部は、コアユニットを他のコアユニットに圧入する際の抵抗となるので、組み立てが困難であった。また、このような接合部では、径方向からの組み立ては可能であるが、軸線方向からの組み立てはできなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステータを複数のコアユニットから構成するブラシレスモータにおいて、コアユニット間の磁気抵抗を減少させ、コギングトルクを低減させたり、モータの大型化を防止したりすることである。
また、特許文献3に開示されているブラシレスモータでは、接合部分における磁気抵抗は減少できるが、コアユニットを構成するティースの積層に高い精度が要求される。さらに、櫛歯状の接合部は、コアユニットを他のコアユニットに圧入する際の抵抗となるので、組み立てが困難であった。また、このような接合部では、径方向からの組み立ては可能であるが、軸線方向からの組み立てはできなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステータを複数のコアユニットから構成するブラシレスモータにおいて、コアユニット間の磁気抵抗を減少させ、コギングトルクを低減させたり、モータの大型化を防止したりすることである。
上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、永久磁石を備えたロータの外周側に環状のステータが配設され、前記ステータのコアは、周方向に沿って複数の分割されたコアユニットからなり、前記コアユニットには巻線を巻回したコイルが形成されているブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、他の前記コアユニットに接合される接合部を有し、前記接合部は前記ロータの中心軸に対して傾斜していることを特徴とするブラシレスモータとした。
このブラシレスモータは、コアユニットをスキューさせてあるので、ロータ側の永久磁石との極の切り替えがスムーズに行われる。また、コアユニットが傾斜することで、他のコアユニットに接合される接合部も傾斜して形成されている。このような接合部は、コアユニットの長さ方向に沿って接合部を形成した場合に比べて、接合部の面積が大きくできる。したがって、接合部同士の接触面積を大きくでき、磁気抵抗が低減する。
このブラシレスモータは、コアユニットをスキューさせてあるので、ロータ側の永久磁石との極の切り替えがスムーズに行われる。また、コアユニットが傾斜することで、他のコアユニットに接合される接合部も傾斜して形成されている。このような接合部は、コアユニットの長さ方向に沿って接合部を形成した場合に比べて、接合部の面積が大きくできる。したがって、接合部同士の接触面積を大きくでき、磁気抵抗が低減する。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、複数のティースを一枚ずつずらして積層させたものであることを特徴とする。
このブラシレスモータは、製造時のティースの位置によって傾斜を形成するので、コアユニットの傾斜角度(スキュー角)の調整が容易になる。
このブラシレスモータは、製造時のティースの位置によって傾斜を形成するので、コアユニットの傾斜角度(スキュー角)の調整が容易になる。
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、複数のティースを傾斜させて積層した後に周方向の側部を切除したものであることを特徴とする。
このブラシレスモータは、ティースを傾斜させつつ積層し、固定した状態で切削加工を行い、接合部を滑らかな面とする。これによって、接合部の磁気抵抗が低減する。
このブラシレスモータは、ティースを傾斜させつつ積層し、固定した状態で切削加工を行い、接合部を滑らかな面とする。これによって、接合部の磁気抵抗が低減する。
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、ヨーク内面に当接させられる略円弧状の外周側部を有し、前記外周側部の周方向の両端部に前記接合部を有し、前記接合部近傍において、前記外周側部の外周面と、前記外周側部の内周面との少なくとも一方が径方向に膨出していることを特徴とする。
このブラシレスモータは、外周側部の外周面又は内周面の少なくとも一方を径方向に膨出させてあるので、コアユニットの接合部を他のコアユニットの接合部に圧入したときに、接合部の接合を補助し、コアの接触面積が大きくなる。これにより、磁気抵抗が低減される。
このブラシレスモータは、外周側部の外周面又は内周面の少なくとも一方を径方向に膨出させてあるので、コアユニットの接合部を他のコアユニットの接合部に圧入したときに、接合部の接合を補助し、コアの接触面積が大きくなる。これにより、磁気抵抗が低減される。
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、軸線方向からみてクランク形状に切り欠かれていること特徴とする。
このブラシレスモータでは、クランク形状になっている接合部同士を嵌合させるようにしてコアユニットを圧入させる。接合部は、クランク形状によって面接触するので、接合部の磁気抵抗を低減させることができる。
このブラシレスモータでは、クランク形状になっている接合部同士を嵌合させるようにしてコアユニットを圧入させる。接合部は、クランク形状によって面接触するので、接合部の磁気抵抗を低減させることができる。
請求項6に係る発明は、請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、前記コアユニットは、前記ステータの内周を形成する内周側部を有し、隣り合う前記内周側部の間には、ウェッジが挿入されていることを特徴とする。
このブラシレスモータは、コアユニットを組み合わせてステータを形成させた際に、ステータの内周となる部分の間に形成される隙間にウェッジが挿入される。これによって、ステータの形状が整えられる。
このブラシレスモータは、コアユニットを組み合わせてステータを形成させた際に、ステータの内周となる部分の間に形成される隙間にウェッジが挿入される。これによって、ステータの形状が整えられる。
本発明によれば、複数のコアユニットを組み合わせてステータのコアを形成するにあたり、コアユニットを所定のスキュー角を有するように製造したので、ステータの位置ずれが生じ難い。また、隣りのコアユニットに接合される接合部の面積を大きくすることができるので、コアユニット間の磁気抵抗を低減させることができ、コギングを低減させることができると共に、ヨークを肉薄にすることができる。したがって、
小型かつ軽量なブラシレスモータを効率良く製造することが可能になる。
小型かつ軽量なブラシレスモータを効率良く製造することが可能になる。
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、有底筒状のヨーク2を有している。ヨーク2内には、ステータ3が収容されている。
ステータ3は、略環状を有し、その外周面をヨーク2の内周面に密着させている。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、有底筒状のヨーク2を有している。ヨーク2内には、ステータ3が収容されている。
ステータ3は、略環状を有し、その外周面をヨーク2の内周面に密着させている。
ここで、図2に示すように、ステータ3は、周方向に等間隔に分割された9つのコアユニット4から構成されている。
コアユニット4は、電磁鋼板を打ち抜いたティース5を積層したもので、ティース5には、ヨーク2の内周面に密接させられる外周側部6が設けられている。外周側部6の周方向の両端部は、他のコアユニット4に接合される接合部7,8が形成されている。
一端部側の接合部7は、外周側部6の内周面6b側から外周面6a側に至るまでの間で幅方向に切り欠かれたクランク形状になっている。より詳細には、ブラシレスモータ1の軸線方向からみて、外周面6aから内側に向かって面7aが形成されている。この面7aと、外周面6aとによって、角度α(0度<α<90度)の楔形状が形成されている。さらに、面7aは、外周側部6を径方向に略2分割する位置まで延び、ここで周方向に延びる面7bに連なっている。面7bは、外周側部6の内周面6b側から延びる面7cに連なるが、面7bと面7cとによって、角度αの楔形状が形成されている。
コアユニット4は、電磁鋼板を打ち抜いたティース5を積層したもので、ティース5には、ヨーク2の内周面に密接させられる外周側部6が設けられている。外周側部6の周方向の両端部は、他のコアユニット4に接合される接合部7,8が形成されている。
一端部側の接合部7は、外周側部6の内周面6b側から外周面6a側に至るまでの間で幅方向に切り欠かれたクランク形状になっている。より詳細には、ブラシレスモータ1の軸線方向からみて、外周面6aから内側に向かって面7aが形成されている。この面7aと、外周面6aとによって、角度α(0度<α<90度)の楔形状が形成されている。さらに、面7aは、外周側部6を径方向に略2分割する位置まで延び、ここで周方向に延びる面7bに連なっている。面7bは、外周側部6の内周面6b側から延びる面7cに連なるが、面7bと面7cとによって、角度αの楔形状が形成されている。
他端部側の接合部8は、クランク形状を有し、このクランク形状は接合部7と略対称な形状になっている。より詳細には、ブラシレスモータ1の軸線方向からみて、外周面6aから内側に向かって面8aが形成されている。この面8aは、外周側部6を径方向に略2分割する位置まで延び、ここで周方向に延びる面8bに連なっている。面8bと面8aとによって、角度αの楔形状が形成されている。さらに、面8bは、内周面6bから延びる面8cに連なる。この面8cと外周側部6の内周面6bとによって、角度αの楔形状が形成されている。
なお、外周側部6は、両接合部7,8の近傍において、外周面6aと内周面6bが径方向に膨出している。これら膨出部6c,6dは、接合部7,8の接合を補助する役割を担い、さらに、コアの接触面積を大きくする役割も担っている。また、外周面6a側の膨出部6cは、ヨーク2に流れる磁束の磁路を確保する役割も担っている。
なお、外周側部6は、両接合部7,8の近傍において、外周面6aと内周面6bが径方向に膨出している。これら膨出部6c,6dは、接合部7,8の接合を補助する役割を担い、さらに、コアの接触面積を大きくする役割も担っている。また、外周面6a側の膨出部6cは、ヨーク2に流れる磁束の磁路を確保する役割も担っている。
外周側部6の内周面6bの幅方向の略中央からは、ステータ3の中心線に向かって連結部9が延設されている。図2に示すように、連結部9の周方向の幅は、外周側部6の幅よりも十分に小さく、ここに巻線10が巻回されると、コイル11が形成される。さらに、連結部9の先端には、内周側部12が設けられている。内周側部12は、連結部9に連なる部分を起点とし、ここから周方向に延びている。その幅は、連結部9よりも大きく、外周側部6よりは小さい。内周側部12の内面には、内周側部12の長さ方向に沿って2つの凹部13が等間隔に形成されている。
図4及び図5に示すように、コアユニット4は、所定のスキュー角θで傾斜している。スキュー角θは、一番下にあるティース5の周方向の中心とブラシレスモータ1の中心(図1参照)とを結ぶ中心線Lbと、一番上にあるティース5の周方向の中心とブラシレスモータ1の中心(図1参照)とを結ぶ中心線Ltとのなす角度で定義される。その結果、コアユニット4の外周部6及び内周側部12、接合部7,8が傾斜した形状になる。図5は、コアユニット4に巻線10を巻回した状態を示したもので、コイル11も同じ方向に傾斜している。さらに、内周側部12の凹部13も傾斜している。なお、コアユニット4の上面と下面のそれぞれと巻線10との間には、樹脂などからなるインシュレータが装着されている。
図4及び図5に示すように、コアユニット4は、所定のスキュー角θで傾斜している。スキュー角θは、一番下にあるティース5の周方向の中心とブラシレスモータ1の中心(図1参照)とを結ぶ中心線Lbと、一番上にあるティース5の周方向の中心とブラシレスモータ1の中心(図1参照)とを結ぶ中心線Ltとのなす角度で定義される。その結果、コアユニット4の外周部6及び内周側部12、接合部7,8が傾斜した形状になる。図5は、コアユニット4に巻線10を巻回した状態を示したもので、コイル11も同じ方向に傾斜している。さらに、内周側部12の凹部13も傾斜している。なお、コアユニット4の上面と下面のそれぞれと巻線10との間には、樹脂などからなるインシュレータが装着されている。
さらに、図2に示すように、コイル11を巻装したコアユニット4同士を接合してステータ3を組み立てた状態では、隣り合う内周側部12の間にウェッジ14が挿入されている。ウェッジ14は、突出部14aを有し、この突出部14aが隣り合う2つの内周側部12の間に挟み込まれ、突出部14aと2つの内周側部12とで形成される凹部15は、各内周側部12に形成された凹部15と略同じ形状で、かつ略同じ間隔で配列されている。なお、ウェッジ14は、非磁性材料から製造されている。
図1に示すように、ステータ3の内側には、ロータ20が挿入されている。ロータ20は、回転軸21を有し、回転軸21の外周には、永久磁石22が取り付けられている。永久磁石22は、ステップ傾斜を有しない6極のセグメントマグネットが用いられている。回転軸21の一端部は、ヨーク2の底部に圧入された軸受け23に回転自在に支持されている。回転軸21の他端側には、回転角度検出手段24のロータ25が取り付けられている。さらに、回転軸21の他端部は、ブラケット26に固定された軸受け27に回転自在に支持されており、ロータ20の中心軸とブラシレスモータ1の中心軸とが一致するようになっている。
ブラケット26は、ヨーク2の開口部を覆うように取り付けられる樹脂製の部材である。ブラケット26には、回転角度検出手段24のステータ28や、ステータ3のコイル11の巻線10を引き出すターミナル29などが取り付けられている。
ブラケット26は、ヨーク2の開口部を覆うように取り付けられる樹脂製の部材である。ブラケット26には、回転角度検出手段24のステータ28や、ステータ3のコイル11の巻線10を引き出すターミナル29などが取り付けられている。
次に、このブラシレスモータ1のステータ3の製造工程について説明する。
まず、図6に示すように、電磁鋼板30からティース5を千鳥状に打ち抜く。さらに、図7に示すように、打ち抜いたティース5を上下に重ねるようにして所定枚数だけ積層し、左右から角度調整コマ31,32を押し付ける。各角度調整コマ31,32は、ティース5を押圧する押圧面31a,32bを有し、この押圧面31a,32aは、ティース5の積層体を角度θで傾斜させるような勾配を有している。したがって、図8に示すように、角度調整コマ31,32でティース5の積層体を挟み込むようにして押圧面31a,32bを押し当て、その後、各ティース5を接着すると、傾斜したコアユニット4が製造される。
コアユニット4を製造したら、そのそれぞれに巻線10を巻回してコイル11を形成する。さらに、9つのコアユニット4同士をステータ3の軸線方向又は径方向から圧入して環状に組み付けてステータ3を形成させる。すなわち、コアユニット4の一端側の接合部7と、他のコアユニット4の他端側の接合部8とを嵌合させる。このとき、接合部7,8の楔形状が噛み合い、面7bと面8bとが面接触する。このようにして製造されるステータ3は、その周方向に等間隔に、接合部7,8により形成される斜めの接合線を有している。
さらに、各内周側部12間の隙間には、ウェッジ14を挿入する。ウェッジ14によって、コイル11の巻線10の飛び出しが防止される。さらに、内周側部12が突っ張るようにして矯正されるので、コアユニット4間のガタツキが抑制され、ステータ3の内径精度が確保される。
まず、図6に示すように、電磁鋼板30からティース5を千鳥状に打ち抜く。さらに、図7に示すように、打ち抜いたティース5を上下に重ねるようにして所定枚数だけ積層し、左右から角度調整コマ31,32を押し付ける。各角度調整コマ31,32は、ティース5を押圧する押圧面31a,32bを有し、この押圧面31a,32aは、ティース5の積層体を角度θで傾斜させるような勾配を有している。したがって、図8に示すように、角度調整コマ31,32でティース5の積層体を挟み込むようにして押圧面31a,32bを押し当て、その後、各ティース5を接着すると、傾斜したコアユニット4が製造される。
コアユニット4を製造したら、そのそれぞれに巻線10を巻回してコイル11を形成する。さらに、9つのコアユニット4同士をステータ3の軸線方向又は径方向から圧入して環状に組み付けてステータ3を形成させる。すなわち、コアユニット4の一端側の接合部7と、他のコアユニット4の他端側の接合部8とを嵌合させる。このとき、接合部7,8の楔形状が噛み合い、面7bと面8bとが面接触する。このようにして製造されるステータ3は、その周方向に等間隔に、接合部7,8により形成される斜めの接合線を有している。
さらに、各内周側部12間の隙間には、ウェッジ14を挿入する。ウェッジ14によって、コイル11の巻線10の飛び出しが防止される。さらに、内周側部12が突っ張るようにして矯正されるので、コアユニット4間のガタツキが抑制され、ステータ3の内径精度が確保される。
さらに、このブラシレスモータ1の作用について説明する。
図1に示すブラケット26の端子35にケーブルを接続し、電流を流すと、ステータ3側のコイル11で磁束が発生する。磁束は、図2に示す連結部9から外周側部6に流れ、その両端の接合部7,8から隣接する他のコアユニット4に流れる。このとき、磁束は、面接触している面7b,8bを主に通るが、一部の磁束は、ヨーク2を通って隣りのコアユニット4の外周側部6に流れる。磁束がヨーク2を通過する位置は、接合部7,8の位置に沿って、軸線から傾くように分布する。
一方、ウェッジ14は、非磁性材料からなるので、隣り合う内周側部12には磁束が直接に流れ込むことはなく、内周側部12からはロータ20の永久磁石22に磁束が流れ込む。したがって、隣り合う複数のコアユニット4と、ヨーク2と、近接する永久磁石22との間で磁気回路が形成され、その結果としてロータ20が回転させられる。
図1に示すブラケット26の端子35にケーブルを接続し、電流を流すと、ステータ3側のコイル11で磁束が発生する。磁束は、図2に示す連結部9から外周側部6に流れ、その両端の接合部7,8から隣接する他のコアユニット4に流れる。このとき、磁束は、面接触している面7b,8bを主に通るが、一部の磁束は、ヨーク2を通って隣りのコアユニット4の外周側部6に流れる。磁束がヨーク2を通過する位置は、接合部7,8の位置に沿って、軸線から傾くように分布する。
一方、ウェッジ14は、非磁性材料からなるので、隣り合う内周側部12には磁束が直接に流れ込むことはなく、内周側部12からはロータ20の永久磁石22に磁束が流れ込む。したがって、隣り合う複数のコアユニット4と、ヨーク2と、近接する永久磁石22との間で磁気回路が形成され、その結果としてロータ20が回転させられる。
この実施の形態では、ステータ3のコアを複数のコアユニット4に分割し、各コアユニット4の外周側部6を軸線に対して所定の角度で傾斜させたので、ステータ3を組み立てる際に、コアユニット4の位置ずれを防止できる。また、コアユニット4同士の接合をステータ3の径方向及び軸線方向のどちらからも行えるので、作業の自由度を高めることができる。なお、内周側部12も同様に軸線に対して傾斜しており、内周側部12を傾斜させることで、磁極の切り替わりに起因するコギングの発生を低減させている。このようにすることで永久磁石22の磁極を傾斜させる必要がなくなり、コストが抑えられる。
さらに、外周側部6、つまり接合部7,8を傾斜させたので、従来のように軸線に沿って接合部を設けた場合に比べて、接合部の面積を大きくすることができる。したがって、接合部7,8を流れる磁束を増やすことができ、ヨーク2を通る磁束を減少させることができる。ヨーク2に発生する磁束密度を小さくできるので、ヨーク2の肉厚を薄くすることができる。また、ヨーク2を通過する磁束が、接合部7,8の傾斜に沿って分布することも。ヨーク2の軸線方向の磁束密度の低減に寄与する。
さらに、外周側部6、つまり接合部7,8を傾斜させたので、従来のように軸線に沿って接合部を設けた場合に比べて、接合部の面積を大きくすることができる。したがって、接合部7,8を流れる磁束を増やすことができ、ヨーク2を通る磁束を減少させることができる。ヨーク2に発生する磁束密度を小さくできるので、ヨーク2の肉厚を薄くすることができる。また、ヨーク2を通過する磁束が、接合部7,8の傾斜に沿って分布することも。ヨーク2の軸線方向の磁束密度の低減に寄与する。
また、接合部7,8を軸線方向からみてクランク形状にし、かつクランク形状により形成される突部を楔形状にしたので、各コアユニット4の接合部7,8を確実に嵌合させることができる。これに伴って接合部7,8の接触面積が増大するので、コギングが抑えられる。また、接合部7,8の接触面積を増大させることで磁気抵抗が小さくなり、磁路が確保されるので、ヨーク2の肉厚を減少させることができる。さらに、接合部7,8は、楔形状によって周方向の位置ずれを防止すると共に、互いに周方向で接する面7b,8bを設け、接合部7,8同士を面接触させることで径方向の位置ずれを防止するようにした。したがって、ステータ3の真円度の精度が良くなり、フリクションロスや、ロストルクを小さくできる。
さらに、コアユニット4の内周側部12間にウェッジ14を挿入したので、ステータ3の内径精度が良くなり、ブラシレスモータ1ごとのばらつきが抑えられる。また、各コアユニット4の内周側部12の周方向の幅のばらつきを抑えることができる。
さらに、コアユニット4の内周側部12間にウェッジ14を挿入したので、ステータ3の内径精度が良くなり、ブラシレスモータ1ごとのばらつきが抑えられる。また、各コアユニット4の内周側部12の周方向の幅のばらつきを抑えることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図9を参照して説明する。この実施の形態は、コアユニットの接合部の他の形態に関する。
図9に示すように、コアユニット41は、ティース5を積層し、かつスキュー角θで傾斜させてある。外周側部6の周方向の端部には、接合部42,43が形成されている。
接合部42には、その中央から周方向に突出する突起部44が設けられている。突起部44は、その先端が丸く面取りされている。一方、接合部43には、その中央が切り欠かれて凹部45が形成されている。凹部45は、周方向に沿って延び、他のコアユニット4の突起部44に嵌合可能な形状になっている。
この実施の形態では、コアユニット41の突起部44と、他のコアユニット41の凹部45とを嵌合させることで、ステータ3を製造したときの接合部42,43の隙間を減少させ、磁気抵抗を減少させることができる。他の効果は、第1の実施の形態と同様である。
図9に示すように、コアユニット41は、ティース5を積層し、かつスキュー角θで傾斜させてある。外周側部6の周方向の端部には、接合部42,43が形成されている。
接合部42には、その中央から周方向に突出する突起部44が設けられている。突起部44は、その先端が丸く面取りされている。一方、接合部43には、その中央が切り欠かれて凹部45が形成されている。凹部45は、周方向に沿って延び、他のコアユニット4の突起部44に嵌合可能な形状になっている。
この実施の形態では、コアユニット41の突起部44と、他のコアユニット41の凹部45とを嵌合させることで、ステータ3を製造したときの接合部42,43の隙間を減少させ、磁気抵抗を減少させることができる。他の効果は、第1の実施の形態と同様である。
次に、本発明の第3の実施の形態について、図10及び図11を参照して説明する。この実施の形態は、コアユニットの他の製造装置に関する。
図10及び図11に示すように、コアユニット製造装置50は、ベース部51を有し、ベース部51上には、円柱形状のヘッド52を有するインナーダイ53と、ヘッド52の外側に、同心円上に設けられた環状のアウターダイ54と、両ダイ53,54の間に挿入される中間リング55とが設けられている。
図10及び図11に示すように、コアユニット製造装置50は、ベース部51を有し、ベース部51上には、円柱形状のヘッド52を有するインナーダイ53と、ヘッド52の外側に、同心円上に設けられた環状のアウターダイ54と、両ダイ53,54の間に挿入される中間リング55とが設けられている。
インナーダイ53のヘッド52の外径は、ステータ3(図2参照)の内径に略等しい。ヘッド52の下方には、回転軸56が延び、回転軸56は軸受けでベース部51に回転自在に支持されている。回転軸56の下端部には、プーリ57が取り付けられている。プーリ57には、タイミングベルト58が巻き掛けられており、このタイミングベルト58は、不図示のモータにより駆動させられるようになっている。
アウターダイ54は、ベース部51に回転自在に支持されており、その内径は、インナーダイ53の外径よりも所定量だけ大きい。インナーダイ53の内径は、ステータ3の外径に略等しい。
中間リング55は、インナーダイ53のヘッド52の外周と、アウターダイ54の内周とのそれぞれに摺接し、環状の部材の一部に切り欠き59が形成された略C字形になっている。この切り欠き59の大きさは、ティース5の大きさよりも十分に大きい。
さらに、コアユニット製造装置50は、各ダイ53,54及び中間リング55の切り欠き59とが形成する空間に、一枚ずつティース5を落下させる供給部(不図示)が設けられている。
アウターダイ54は、ベース部51に回転自在に支持されており、その内径は、インナーダイ53の外径よりも所定量だけ大きい。インナーダイ53の内径は、ステータ3の外径に略等しい。
中間リング55は、インナーダイ53のヘッド52の外周と、アウターダイ54の内周とのそれぞれに摺接し、環状の部材の一部に切り欠き59が形成された略C字形になっている。この切り欠き59の大きさは、ティース5の大きさよりも十分に大きい。
さらに、コアユニット製造装置50は、各ダイ53,54及び中間リング55の切り欠き59とが形成する空間に、一枚ずつティース5を落下させる供給部(不図示)が設けられている。
このコアユニット製造装置50の作用について説明する。
最初に、中間リング55の切り欠き59に一枚のティース5を落下させる。ティース5は、ベース部51上に載置され、その内周側部12がインナーダイ53のヘッド52の外周面に当接し、外周側部6がアウターダイ54の内周面に当接する。最初のティース5を落とし込んだら、インナーダイ53を微小角度だけ回転させる。インナーダイ53が回転すると、インナーダイ53に内周側部12が当接しているティース5が、インナーダイ53と共に、微小角度だけ回転移動する。その後、このティース5の上に、次のティース5を載置させる。下側のティース5は、微小角度だけ回転移動しているので、新しく投下されるティース5は、微小角度に相当する距離だけ回転方向にずれて積層される。2枚目のティース5を積層させたら、さらに同じ方向に同じ微小角度だけインナーダイ53及びティース5の積層体を回転移動させる。以降は、ティース5の積層体が予め設定された高さに達するまで同様の工程が繰り返される。ここで、インナーダイ53が回転する微小角度は、ティース5の積層体がその高さ方向に対して角度θで傾斜するようにティース5の位置をずらすような角度である。そして、このようにして積層された各ティース5を固着させたものがコアユニット4になる。
最初に、中間リング55の切り欠き59に一枚のティース5を落下させる。ティース5は、ベース部51上に載置され、その内周側部12がインナーダイ53のヘッド52の外周面に当接し、外周側部6がアウターダイ54の内周面に当接する。最初のティース5を落とし込んだら、インナーダイ53を微小角度だけ回転させる。インナーダイ53が回転すると、インナーダイ53に内周側部12が当接しているティース5が、インナーダイ53と共に、微小角度だけ回転移動する。その後、このティース5の上に、次のティース5を載置させる。下側のティース5は、微小角度だけ回転移動しているので、新しく投下されるティース5は、微小角度に相当する距離だけ回転方向にずれて積層される。2枚目のティース5を積層させたら、さらに同じ方向に同じ微小角度だけインナーダイ53及びティース5の積層体を回転移動させる。以降は、ティース5の積層体が予め設定された高さに達するまで同様の工程が繰り返される。ここで、インナーダイ53が回転する微小角度は、ティース5の積層体がその高さ方向に対して角度θで傾斜するようにティース5の位置をずらすような角度である。そして、このようにして積層された各ティース5を固着させたものがコアユニット4になる。
この実施の形態によれば、回転移動するインナーダイ53を利用してティース5を角度θで傾斜させながら積層させることができるので、コアユニット4を簡単に、かつ効率良く製造することができる。
次に、本発明の第4の実施の形態について、図12乃至図14を参照して説明する。この実施の形態は、ブラシレスモータのロータの位置検出用のホールIC(Integrated Circuit)の取り付け構造に関する。
図12に示すように、ブラシレスモータ70は、有底筒状のヨーク2を有し、ヨーク2の開口部がブラケット71で覆われている。ヨーク2内には、コイル11が形成されたステータ3が配置され、ステータ3の内周側にはロータ20が挿入されている。ロータ20は、永久磁石22が取り付けられた回転軸21を有し、回転軸21の一端部はヨーク2の底部に圧入された軸受け23に、他端部はブラケット71の軸受け27に、それぞれ回転自在に支持されている。さらに、回転軸21の他端部側には、センサマグネット72が取り付けられている。このセンサマグネット72は、ブラケット71側のホールIC73と協働してロータ20の回転位置を検出するものである。
図12に示すように、ブラシレスモータ70は、有底筒状のヨーク2を有し、ヨーク2の開口部がブラケット71で覆われている。ヨーク2内には、コイル11が形成されたステータ3が配置され、ステータ3の内周側にはロータ20が挿入されている。ロータ20は、永久磁石22が取り付けられた回転軸21を有し、回転軸21の一端部はヨーク2の底部に圧入された軸受け23に、他端部はブラケット71の軸受け27に、それぞれ回転自在に支持されている。さらに、回転軸21の他端部側には、センサマグネット72が取り付けられている。このセンサマグネット72は、ブラケット71側のホールIC73と協働してロータ20の回転位置を検出するものである。
ブラケット71には、ステータ3のコイル11に接続される導電性のターミナル74が配設されており、ターミナル74は、ブラケット71の側部に設けられたケーブル75に電気的に接続されている。さらに、図13に示すように、ブラケット71には、調整穴76が離間して2つ設けられている。これら調整穴76は、ブラケット71の中心を基準とする同じ円周上に形成されており、周方向に延びる長穴である。各調整穴76には、調整ネジ77が挿入されている。図14に示すように、調整ネジ77は、調整穴76を貫通し、センサホルダユニット78に螺入されている。センサホルダユニット78は、ブラケット71の裏面に突き当てられる基端部79を有し、ここから先端部80が軸線に沿って延びている。先端部80は、ロータ20側のセンサマグネット72の外周面近傍に配置され、周方向に沿って湾曲しており、その内周面には、3つのホールIC73が、センサマグネット72に臨んで、かつ等間隔に配置されている。これらホールIC73は、センサホルダユニット78の基端部79を貫通する複数の端子81に接続されている。各端子81は、ブラケット71の2つの調整穴76の間に配設されており、この端子81の一部はブラケット71の側部から外部に露出している。
このブラシレスモータ70では、センサホルダユニット78をブラケット71に仮止めした状態で、ブラケット71をヨーク2に固定する。その後、ホールIC73の出力をモニタしながら、調整ネジ77を調整穴76に沿って移動させ、進角がゼロ(中立位置)になるように調整し、その位置で調整ネジ77を締め込んで、センサホルダユニット78を強固に固定する。
この実施の形態では、センサホルダユニット78を取り付ける際に調整ネジ77を挿入する孔を、周方向に延びる長穴にすることで取付位置の微調整を簡単にすることができる。したがって、ホールIC73の進角の調整を簡単、かつ確実に行うことができる。
この実施の形態では、センサホルダユニット78を取り付ける際に調整ネジ77を挿入する孔を、周方向に延びる長穴にすることで取付位置の微調整を簡単にすることができる。したがって、ホールIC73の進角の調整を簡単、かつ確実に行うことができる。
ここで、このようなブラシレスモータ70は、自動車の電動パワーステアリング(EPS)に用いることができる。EPS用のモータは、回転方向によって回転差やトルク差が生じると操舵フィーリングが悪化し、ドライバに違和感や不快感を与えるので、正転時と逆転時の両方向のモータ特性が同一であることが求められる。本実施の形態のようなブラシレスモータ70であれば、ホールIC73の進角を精度良く調整でき、正転時と逆転時のモータ特性が同一になるので、操舵フィーリングを良好にすることができる。
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、ティース5の裏面の所定位置にノッチを予め形成し、ティース5の表面の所定位置に突起を予め形成しておき、下側のティース5の突起に上側のティース5のノッチを合わせて積層することで、角度θで傾斜するコアユニット4が製造されるようにしても良い。このようにすると、ティース5の積層体を簡単に製造することができる。
また、図15に示すように、ティース5をスキュー角θで傾斜させて積層した後に、各接合部7,8,42,43を切削加工や、成形加工を行うことによって、接合部7,8,42,43を滑らかにすることができ、その結果としてコアユニット4同士を圧入したときの隙間が大幅に減少し、磁気抵抗をさらに減少させることができる。
例えば、ティース5の裏面の所定位置にノッチを予め形成し、ティース5の表面の所定位置に突起を予め形成しておき、下側のティース5の突起に上側のティース5のノッチを合わせて積層することで、角度θで傾斜するコアユニット4が製造されるようにしても良い。このようにすると、ティース5の積層体を簡単に製造することができる。
また、図15に示すように、ティース5をスキュー角θで傾斜させて積層した後に、各接合部7,8,42,43を切削加工や、成形加工を行うことによって、接合部7,8,42,43を滑らかにすることができ、その結果としてコアユニット4同士を圧入したときの隙間が大幅に減少し、磁気抵抗をさらに減少させることができる。
また、図16に示すようなコアユニット90としても良い。コアユニット90は、接合部91と接合部92とを有し、接合部91は、突部93と、凹部95とを有している。突部93は、周方向に沿って延びる面91aと、この面91aと略平行に形成された面92bとを有している。凹部95は、突部93の面91b側の基端に設けられ、面91bと、面91bに略平行に形成された面91dとを有する。接合部92には、突部93に嵌合する凹部95と、凹部94に嵌合する突部96とが形成されている。凹部95は、周方向に沿って延びる面92aと、これに平行な面92bとを有し、突部96は、面92bと、これに平行な面92cとを有している。
このような接合部91,92では、突部93,96を他のコアユニット4の凹部94,95に嵌合させることで、コアユニット4同士を強固に接合させることが可能になる。また、周方向に延びる面91a,91b,91c,92a,92b,92cが増えるので接合部91,92の接触面積が増大し、接合部91,92の磁気抵抗をさらに低減させることができる。また、面91a,91b,91c,92a,92b,92cが必ず接触するので圧入時にコアユニット4が内側にずれることが防止される。なお、接合部91の外周面6aと面91dとで楔形状を形成し、内周面6bと面91eとで楔形状を形成しても良い。同様に、接合部92の外周面6aと面92dとで楔形状を形成し、内周面6bと面92eとで楔形状を形成しても良い。このような場合には、径方向に延びる面91dと面92dとの間、及び面91eと面92eとの間に隙間ができることがあるが、面91a,91b,91c,92a,92b,92cを当接させることで、コアユニット4の内径方向への移動が規制される。
このような接合部91,92では、突部93,96を他のコアユニット4の凹部94,95に嵌合させることで、コアユニット4同士を強固に接合させることが可能になる。また、周方向に延びる面91a,91b,91c,92a,92b,92cが増えるので接合部91,92の接触面積が増大し、接合部91,92の磁気抵抗をさらに低減させることができる。また、面91a,91b,91c,92a,92b,92cが必ず接触するので圧入時にコアユニット4が内側にずれることが防止される。なお、接合部91の外周面6aと面91dとで楔形状を形成し、内周面6bと面91eとで楔形状を形成しても良い。同様に、接合部92の外周面6aと面92dとで楔形状を形成し、内周面6bと面92eとで楔形状を形成しても良い。このような場合には、径方向に延びる面91dと面92dとの間、及び面91eと面92eとの間に隙間ができることがあるが、面91a,91b,91c,92a,92b,92cを当接させることで、コアユニット4の内径方向への移動が規制される。
さらに、各コアユニット4,41,90を圧入してステータ3を形成し、このステータ3をヨーク2の内周面に圧入又は接着しても良い。さらに、隣り合う2つの接合部7,8,42,43,91,92を密着させた状態で内周側部12を支持し、各接合部7,8,42,43,91,92を溶接しても良い。また、隣り合う2つの接合部7,8,42,43,91,92を密着させた状態で内周側部12を支持し、各コアユニット4をモールドしてからヨーク2の内周面に固定しても良い。
1 ブラシレスモータ
3 ステータ
4 コアユニット
5 ティース
7,8,42,43,91,92 接合部
10 巻線
11 コイル
12 内周側部
14 ウェッジ
20 ロータ
22 永久磁石
θ スキュー角
3 ステータ
4 コアユニット
5 ティース
7,8,42,43,91,92 接合部
10 巻線
11 コイル
12 内周側部
14 ウェッジ
20 ロータ
22 永久磁石
θ スキュー角
Claims (6)
- 永久磁石を備えたロータの外周側に環状のステータが配設され、前記ステータのコアは、周方向に沿って複数の分割されたコアユニットからなり、前記コアユニットには巻線を巻回したコイルが形成されているブラシレスモータにおいて、
前記コアユニットは、他の前記コアユニットに接合される接合部を有し、前記接合部は前記ロータの中心軸に対して傾斜していることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記コアユニットは、複数のティースを一枚ずつずらして積層させたものであることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記コアユニットは、複数のティースを傾斜させて積層した後に周方向の側部を切除したものであることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記コアユニットは、ヨーク内面に当接させられる略円弧状の外周側部を有し、前記外周側部の周方向の両端部に前記接合部を有し、前記接合部近傍において、前記外周側部の外周面と、前記外周側部の内周面との少なくとも一方が径方向に膨出していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
- 前記コアユニットは、軸線方向からみてクランク形状に切り欠かれていること特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
- 前記コアユニットは、前記ステータの内周を形成する内周側部を有し、隣り合う前記内周側部の間には、ウェッジが挿入されていることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004208566A JP2006033989A (ja) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-07-15 JP JP2004208566A patent/JP2006033989A/ja not_active Abandoned
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Legal Events
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