JP2008104305A

JP2008104305A - Motor

Info

Publication number: JP2008104305A
Application number: JP2006285568A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kataoka; 央片岡; Hidehiro Haga; 英博芳賀
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive motor which attains reduction in a torque ripple by reducing both a current torque ripple and cogging during electricity conduction and achieves reduction in motor size. <P>SOLUTION: An armature block 311 is laminated so as to be tilted in the circumferential direction by only a skew angle α in an axial direction. A rotor magnet 23 has a plurality of segment magnets 231 circularly arranged in the circumferential direction. The segment magnets 231 are different in the shape of the curve surfaces between the outer circumferential surface of the center portion 2,311 and the outer circumferential surface of the opposite end portion 2,312, wherein the space T with regard to the teeth portion 3,112 of the armature block 311 is increased toward the opposite end portions 2,312 from the center portion 2,311. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トルクリップルとコギングトルクを低減するモータであり、特に車両に搭載されるモータに関する。 The present invention relates to a motor that reduces torque ripple and cogging torque, and more particularly to a motor mounted on a vehicle.

一般に、車両の操舵を補助するパワーステアリング装置は、ハンドル操作を行う操縦者に操作の違和感を与えないために、動作に滑らかさが要求される。特にパワーステアリング装置に搭載されるモータは、ハンドルと間接的に連結されているので、モータのトルクリップルやコギングは、ハンドル操作の際のこりこり感や引っかかり感として操縦者の手に伝わってしまう。そのために、モータには、トルクリップルやコギングを低下する要求が高まっている。 In general, a power steering device that assists in steering of a vehicle is required to be smooth in operation so as not to give a strange feeling to the operator who operates the steering wheel. In particular, since the motor mounted on the power steering apparatus is indirectly connected to the steering wheel, the torque ripple and cogging of the motor are transmitted to the operator's hand as a feeling of stiffness or catching when the steering wheel is operated. Therefore, there is an increasing demand for motors to reduce torque ripple and cogging.

また車両の高性能化に伴い、車両に搭載される電子機器が増加している。そのために、各電子機器を配置するスペースが限られる。パワーステアリング装置も配置するスペースが限られているために、小型化が要求されている。それに伴い、このパワーステアリング装置に搭載されるモータも小型化が要求されている。 In addition, as the performance of vehicles increases, the number of electronic devices mounted on the vehicles is increasing. Therefore, the space for arranging each electronic device is limited. Since the space for disposing the power steering device is also limited, downsizing is required. Along with this, miniaturization of the motor mounted on the power steering apparatus is also required.

さらに、車両に搭載される電子機器の増加に対し、車両の価格を抑える必要があるので、各電子機器の価格を低減する要求が高まっている。それに伴い、パワーステアリング装置に搭載されるモータの価格も低減する要求が高まっている。 Furthermore, since it is necessary to suppress the price of a vehicle with respect to the increase in the electronic devices mounted in a vehicle, the request | requirement which reduces the price of each electronic device is increasing. Along with this, there is an increasing demand for reducing the price of motors mounted on power steering devices.

これらの要求をそれぞれ満たすために、モータの回転界磁を発生させる電機子にスキューを施すモータや回転駆動するロータマグネットの厚みを変更したモータの開発が従来から行われてきた（このようなモータの例として、例えば、特許文献１および特許文献２参照）。 In order to satisfy each of these requirements, the development of a motor that skews the armature that generates the rotating field of the motor and a motor that changes the thickness of the rotor magnet that rotates is conventionally performed (such a motor). For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開２００６−３３９８９号公報JP 2006-33989 A 特開２００４−２０８３４１号公報JP 2004-208341 A

しかしながら、特許文献１では、分割した電機子コアにスキューを施しているが、ロータマグネット側に工夫がないので、トルクリップルを低減することが困難である。また、特許文献２では、ロータマグネットの径方向の厚みを変更させることによって、トルクリップルを低減しているが、電機子が円環形状の一体の電機子コアであるために、ティース間における導線の占積率が向上しない。そのために、モータ自体を大型化しなければならなかった。その上、トルクリップルの低減のために、ロータマグネットにステップスキューを施すために、ロータマグネットの部品点数が増加してしまう。その結果、モータを安価に提供することができない。 However, in Patent Document 1, although the divided armature core is skewed, it is difficult to reduce torque ripple because there is no device on the rotor magnet side. In Patent Document 2, torque ripple is reduced by changing the radial thickness of the rotor magnet. However, since the armature is an annular armature core, the conductor between the teeth The space factor does not improve. Therefore, the motor itself had to be enlarged. In addition, in order to reduce torque ripple, a step skew is applied to the rotor magnet, which increases the number of parts of the rotor magnet. As a result, the motor cannot be provided at low cost.

さらに特許文献１および特許文献２において、隣り合うティース間の間隙が大きいために、モータのコギングが大きくなる。 Further, in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the gap between adjacent teeth is large, the cogging of the motor increases.

本発明は、上記問題に鑑み、その目的とするところは、通電時の電流トルクリップルおよびコギングの低減の実現、およびモータサイズの小型化を実現したモータを安価に提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a motor that realizes reduction in current torque ripple and cogging during energization and reduction in motor size at low cost.

本発明の請求項１によれば、モータであって、外周部にロータマグネットを有し、回転軸を中心として回転する回転体と、前記回転体の外周側に配置された回転界磁を発生する電機子、を有する固定体と、を備え、前記電機子は、複数の電機子ブロックが環状に結合されて形成され、前記各電機子ブロックは、円弧形状のコアバック部と、前記コアバック部から前記回転軸に向かい伸びるティース部と、前記ティース部上に導線が巻回されて形成されるコイルと、を有し、前記電機子ブロックは、少なくとも前記ティース部の前記ロータマグネットに向かう面が軸方向に向かい周方向に傾斜するように形成され、前記ロータマグネットは、複数のセグメントマグネットを環状に配置して形成され、前記複数のセグメントマグネットの外周面は、周方向に不均一に形成されることを特徴とする。 According to claim 1 of the present invention, a motor having a rotor magnet in the outer peripheral portion and rotating around a rotating shaft, and a rotating field arranged on the outer peripheral side of the rotating body are generated. The armature is formed by annularly connecting a plurality of armature blocks, and each of the armature blocks includes an arc-shaped core back portion and the core back. A tooth portion extending from the portion toward the rotating shaft, and a coil formed by winding a conductive wire on the tooth portion, and the armature block is at least a surface of the tooth portion facing the rotor magnet Is formed so as to be inclined in the circumferential direction toward the axial direction, and the rotor magnet is formed by arranging a plurality of segment magnets in an annular shape, and the outer peripheral surfaces of the plurality of segment magnets are Characterized in that it is unevenly formed in the circumferential direction.

本発明の請求項１に従えば、各電機子ブロックの少なくともティース部におけるロータマグネットと対向する面を軸方向に向かい傾斜することによって、コギングを低減することができる。その上、電機子を複数の電機子ブロックとし、それぞれについてティース部に導線を巻回するので、周方向に隣り合うティース部の間隙を考慮することなく、巻回することができる。したがって、高効率のモータを提供することができる。さらに、複数のセグメントマグネットのそれぞれを周方向に不均一に形成することによって、磁極の切替を滑らかにすることができ、さらにコギングを低減することができる。またセグメントマグネットを使用することにより、安価に周方向に不均一な形状に成形することができる。 According to claim 1 of the present invention, cogging can be reduced by inclining the surface of each armature block facing the rotor magnet at least in the teeth portion in the axial direction. In addition, since the armature is a plurality of armature blocks, and the conductive wire is wound around each of the tooth portions, the armature can be wound without considering the gap between the teeth portions adjacent in the circumferential direction. Therefore, a highly efficient motor can be provided. Furthermore, by forming each of the plurality of segment magnets non-uniformly in the circumferential direction, the magnetic poles can be switched smoothly, and cogging can be further reduced. Further, by using a segment magnet, it can be formed into a non-uniform shape in the circumferential direction at a low cost.

本発明の請求項２によれば、請求項１に係り、周方向に互いに隣り合う前記ティース部の周方向の間隙の大きさは、前記導線の直径と同等、もしくは小さいことを特徴とする。 According to claim 2 of the present invention, according to claim 1, the size of the circumferential gap between the teeth portions adjacent to each other in the circumferential direction is equal to or smaller than the diameter of the conducting wire.

本発明の請求項２に従えば、周方向に隣り合うティース部の周方向の間隙が導線より小さいことにより、コギングを低減することができる。また電機子を各電機子ブロックに分割することにより、導線の直径と同等、もしくは、それより小さい間隙を形成したとしても、コイルを形成することができる。 According to claim 2 of the present invention, the cogging can be reduced because the circumferential gap between the teeth portions adjacent in the circumferential direction is smaller than the conducting wire. Further, by dividing the armature into each armature block, a coil can be formed even if a gap that is equal to or smaller than the diameter of the conductor is formed.

本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係り、前記複数のセグメントマグネットにおける前記外周面と前記複数のティース部の内周面との間隙の大きさは、前記各セグメントマグネットの外周面の中央部から両端部に向かうにつれて大きくなるように形成されることを特徴とする。 According to claim 3 of the present invention, according to any one of claims 1 and 2, the size of the gap between the outer peripheral surface of the plurality of segment magnets and the inner peripheral surface of the plurality of teeth portions is The segment magnets are formed so as to increase from the center to the both ends of the outer peripheral surface of each segment magnet.

本発明の請求項３に従えば、各セグメントマグネットの外周面の形状を中央部から両端部に向かうにつれて、ティース部の内周面との間隙が大きくなるように形成することによって、誘起電圧波形をより正弦波に近づけることができる。その結果、正弦波駆動用モータのトルクリップルを低減することができる。 According to claim 3 of the present invention, the shape of the outer peripheral surface of each segment magnet is formed such that the gap with the inner peripheral surface of the tooth portion increases from the central portion toward both ends, thereby causing an induced voltage waveform. Can be made closer to a sine wave. As a result, the torque ripple of the sine wave drive motor can be reduced.

本発明の請求項４によれば、モータであって、外周部にロータマグネットを有し、回転軸を中心に回転する回転体と、前記回転体の外周側に配置された回転界磁を発生する電機子、を有する固定体と、を備え、前記電機子は、複数の電機子ブロックが環状に結合されて形成され、前記各電機子ブロックは、円弧形状のコアバック部と、前記コアバック部から前記回転軸に向かい伸びるティース部と、前記ティース部上に導線が巻回されて形成されるコイルと、を有し、前記電機子ブロックは、少なくとも前記ティース部の前記ロータマグネットに向かう面が軸方向に向かい周方向に傾斜するように形成され、且つ、周方向に隣り合う前記ティース部の周方向の間隙の大きさは、前記導線の径と同等、もしくはより小さくなるように形成され、前記ロータマグネットの外周面は、周方向に不均一に形成されることを特徴とする。 According to claim 4 of the present invention, the motor has a rotor magnet on the outer peripheral portion thereof, and generates a rotating body that rotates around the rotating shaft, and a rotating field disposed on the outer peripheral side of the rotating body. The armature is formed by annularly connecting a plurality of armature blocks, and each of the armature blocks includes an arc-shaped core back portion and the core back. A tooth portion extending from the portion toward the rotating shaft, and a coil formed by winding a conductive wire on the tooth portion, and the armature block is at least a surface of the tooth portion facing the rotor magnet Is formed so as to be inclined in the circumferential direction toward the axial direction, and the circumferential gap between the teeth portions adjacent in the circumferential direction is formed to be equal to or smaller than the diameter of the conducting wire. , The outer peripheral surface of serial rotor magnet, characterized in that it is unevenly formed in the circumferential direction.

本発明の請求項４に従えば、各電機子ブロックの少なくともティース部におけるロータマグネットと対向する面を軸方向に向かい傾斜することによって、コギングを低減することができる。その上、電機子を複数の電機子ブロックとし、それぞれについてティース部に導線を巻回するので、周方向に隣り合うティース部の間隙を考慮することなく、巻回することができる。したがって、高効率のモータを提供することができる。さらに、ロータマグネットのそれぞれを周方向に不均一に形成することによって、磁極の切替を滑らかにすることができ、さらにコギングを低減することができる。また周方向に隣り合うティース部の周方向の間隙の大きさが、導線の直径と同等、もしくはそれより小さく形成されることによって、コギングを低減することができる。 According to claim 4 of the present invention, cogging can be reduced by inclining the surface of each armature block facing the rotor magnet in at least the tooth portion in the axial direction. In addition, since the armature is a plurality of armature blocks, and the conductive wire is wound around each of the tooth portions, the armature can be wound without considering the gap between the teeth portions adjacent in the circumferential direction. Therefore, a highly efficient motor can be provided. Furthermore, by forming each rotor magnet non-uniformly in the circumferential direction, the switching of magnetic poles can be made smooth, and cogging can be further reduced. Further, cogging can be reduced by forming the circumferential gap between adjacent teeth in the circumferential direction to be equal to or smaller than the diameter of the conductor.

本発明の請求項５によれば、請求項４に係り、前記ロータマグネットの前記外周面と前記ティース部の内周面との間隙の大きさは、該ロータマグネットの磁極の中央部から該磁極の両端部に向かい大きくなるように形成されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in accordance with the fourth aspect, the size of the gap between the outer peripheral surface of the rotor magnet and the inner peripheral surface of the teeth portion is from the central portion of the magnetic pole of the rotor magnet to the magnetic pole. It is formed so that it may become large toward both ends.

本発明の請求項５に従えば、ロータマグネットの外周面の形状を中央部から両端部に向かうにつれて、ティース部の内周面との間隙が大きくなるように形成することによって、誘起電圧波形をより正弦波に近づけることができる。その結果、電流トルクリップルを低減することができる。 According to claim 5 of the present invention, the induced voltage waveform is formed by forming the outer peripheral surface of the rotor magnet so that the gap with the inner peripheral surface of the tooth portion increases as it goes from the center to both ends. It can be closer to a sine wave. As a result, current torque ripple can be reduced.

本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係り、前記複数の電機子ブロックコアは、金属焼結材料にて一体的に形成されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, according to any one of the first to fifth aspects, the plurality of armature block cores are integrally formed of a metal sintered material.

本発明の請求項６に従えば、電機子ブロックコアを金属焼結材料にて一体的に形成されることによって、電機子ブロックコアの設計の自由度を向上させることができる。 According to claim 6 of the present invention, the armature block core is integrally formed of a metal sintered material, whereby the degree of freedom in designing the armature block core can be improved.

本発明の請求項７によれば、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のモータは、車両のハンドルの操舵を補助するパワーステアリング装置に搭載されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, the motor according to any one of the first to sixth aspects is mounted on a power steering device that assists steering of a steering wheel of a vehicle.

本発明の請求項７に従えば、低コギング、低トルクリップル、低価格が要求されるパワーステアリング装置に搭載されるモータに本発明のモータを搭載することにより、上記要求を満たすことができる。特にハンドルの操舵は、モータのコギング、トルクリップルが直接操縦者の感覚に伝わるので、コギングおよびトルクリップルを大幅に低減した本発明のモータを搭載することは好適である。 According to claim 7 of the present invention, the above requirements can be satisfied by mounting the motor of the present invention on a motor mounted on a power steering device that requires low cogging, low torque ripple, and low price. In particular, steering of the steering wheel is suitable for mounting the motor of the present invention in which cogging and torque ripple are greatly reduced since cogging and torque ripple of the motor are directly transmitted to the operator's feeling.

本発明によれば、通電時の電流トルクリップルおよびコギングを共に低減することによるトルクリップルの低減の実現、およびモータサイズの小型化を実現したモータを安価に提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor which implement | achieved reduction of the torque ripple by reducing both the current torque ripple at the time of electricity supply and cogging, and the motor size reduction can be provided at low cost.

＜モータの全体構造＞
本発明の実施例の一形態を示したモータの全体構造について図１を参照して説明する。図１はモータの実施例の一形態を示した、軸方向に切った模式断面図である。以下、ブラケット側を上側、カバー体の底部側を下側として説明する。この上側および下側は、必ずしも重力方向とは一致しない。 <Overall structure of motor>
An overall structure of a motor showing an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a motor and cut in the axial direction. Hereinafter, the bracket side will be described as the upper side, and the bottom side of the cover body as the lower side. The upper side and the lower side do not necessarily coincide with the direction of gravity.

図１を参照して、モータ１は、回転軸である中心軸Ｊ１の周りを回転する回転体２と、この回転体２の径方向外側に外囲するように配置され、回転体２を回転自在に支持する固定体３と、を備える。 Referring to FIG. 1, a motor 1 is disposed so as to surround a rotating body 2 that rotates around a central axis J1 that is a rotating shaft, and radially outside the rotating body 2, and rotates the rotating body 2. And a fixed body 3 that is freely supported.

回転体２は、中心軸Ｊ１と同軸に回転するシャフト２１と、シャフト２１の外周面に固定される略筒形状のヨーク２２と、ヨーク２２の外周面に周方向に複数固定される、セグメントマグネット２３１と、複数のセグメントマグネット２３１の飛散防止のためにヨーク２２の上側および下側より複数のセグメントマグネット２３１を軸方向および径方向外側より覆うロータカバー２４と、を備える。 The rotating body 2 includes a shaft 21 that rotates coaxially with the central axis J1, a substantially cylindrical yoke 22 that is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 21, and a plurality of segment magnets that are fixed to the outer peripheral surface of the yoke 22 in the circumferential direction. 231 and a rotor cover 24 that covers the plurality of segment magnets 231 from the upper side and the lower side of the yoke 22 from the outside in the axial direction and the radial direction in order to prevent scattering of the plurality of segment magnets 231.

ここで、ヨーク２２は、プレス加工にて成形された略円盤形状の薄板の磁性体の鋼板を複数積層することによって略筒形状とする。そして、複数のセグメントマグネット２３１は、ヨーク２２に環状に固定することによって本発明のロータマグネット２３となる。また、ロータカバー２４は、非磁性体を有底円筒形状に形成される。本実施例では、非磁性を有するステンレス鋼を使用する。 Here, the yoke 22 is formed into a substantially cylindrical shape by laminating a plurality of thin steel plates each having a substantially disk shape formed by press working. The plurality of segment magnets 231 become the rotor magnet 23 of the present invention by being annularly fixed to the yoke 22. The rotor cover 24 is formed of a non-magnetic material in a bottomed cylindrical shape. In this embodiment, non-magnetic stainless steel is used.

固定体３は、ロータマグネット２３の外周面に対して径方向に間隙を介して配置される、回転磁界を発生させる電機子３１と、この電機子３１を外部電源と接続するバスバー３２と、これらを収容する有底円筒形状のカバー体３３と、カバー体３３の開口側を封止するブラケット３４と、を備える。カバー体３３とブラケット３４とには、それぞれボールベアリング３５、３５が配置される。このボールベアリング３５、３５は、シャフト２１に固定されることによって、回転体２を回転自在に支持する。 The fixed body 3 is arranged with a gap in the radial direction with respect to the outer peripheral surface of the rotor magnet 23 and generates a rotating magnetic field, a bus bar 32 that connects the armature 31 to an external power source, and these The bottomed cylindrical cover body 33 that houses the bracket 34 and the bracket 34 that seals the opening side of the cover body 33 are provided. Ball bearings 35 and 35 are disposed on the cover body 33 and the bracket 34, respectively. The ball bearings 35 and 35 are fixed to the shaft 21 to support the rotating body 2 in a rotatable manner.

外部電源から電機子３１に通電されることによって、電機子３１の周囲には回転磁界が発生し、この回転磁界とロータマグネット２３との相互作用により、回転体２には、中心軸Ｊ１を中心とした回転トルクが発生する。ここで、外部電源より電機子３１に通電される方式は３相の正弦波駆動である。 When the armature 31 is energized from an external power source, a rotating magnetic field is generated around the armature 31, and due to the interaction between the rotating magnetic field and the rotor magnet 23, the rotating body 2 is centered on the central axis J1. Rotational torque is generated. Here, the system in which the armature 31 is energized from an external power supply is a three-phase sine wave drive.

次に図２乃至図４を参照して、ヨーク２２とロータマグネット２３との固定関係、および電機子３１の構造について説明する。図２は、電機子３１と回転体２との関係を示す、上側より見た模式平面図である。図３は、本発明のセグメントマグネット２３１の模式断面図である。図４は、本発明の電機子３１を示した、側面から見た模式平面図である。 Next, the fixed relationship between the yoke 22 and the rotor magnet 23 and the structure of the armature 31 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic plan view seen from above showing the relationship between the armature 31 and the rotating body 2. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the segment magnet 231 of the present invention. FIG. 4 is a schematic plan view showing the armature 31 of the present invention as seen from the side.

図２を参照して、ヨーク２２の中央には、シャフト２１を固定する貫通穴である固定孔２２１を有する。そしてヨーク２２の外周面には、平面にて構成されたマグネット固定面２２２と、が形成される。本実施例では、ロータマグネット２３の磁極数を８極とし、電機子３１の磁極数を１２極とする。 Referring to FIG. 2, a fixing hole 221 that is a through hole for fixing the shaft 21 is provided at the center of the yoke 22. On the outer peripheral surface of the yoke 22, a magnet fixing surface 222 constituted by a plane is formed. In this embodiment, the rotor magnet 23 has 8 magnetic poles and the armature 31 has 12 magnetic poles.

また複数のセグメントマグネット２３１は、それぞれマグネット固定面２２２に固定される平面形状の内周面を有したかまぼこ形状である。 Each of the plurality of segment magnets 231 has a semi-cylindrical shape having a planar inner peripheral surface fixed to the magnet fixing surface 222.

電機子３１は、複数の電機子ブロック３１１が環状に連結されることによって形成されている。これら電機子ブロック３１１は、円弧形状のコアバック部３１１１と、このコアバック部３１１１から中心軸Ｊ１の方向に向かい伸びるティース部３１１２と、を有する電機子ブロックコア３１１ａと、ティース部３１１２を上側および下側より覆う断面Ｕ字形状の２つのインシュレータ３１１ｂと、これらインシュレータ３１１ｂを介して、ティース部３１１２に導線３１１３を複数層巻回することによって形成されるコイル３１１ｃと、を備える。この導線３１１３は、各電機子ブロック３１１のそれぞれに集中巻きを行うことによってコイル３１１ｃを形成する。また電機子ブロックコア３１１ａのティース部３１１２の内周面には、ロータマグネット２３からの磁束の通路となる、ティース部３１１２の導線３１１３が巻回される基部３１１２ａの周方向の幅よりも広い幅を有する幅広部３１１２ｂが形成される。 The armature 31 is formed by connecting a plurality of armature blocks 311 in an annular shape. The armature block 311 includes an armature block core 311a having an arc-shaped core back portion 3111 and a tooth portion 3112 extending from the core back portion 3111 toward the central axis J1, and the tooth portion 3112 on the upper side and Two insulators 311b having a U-shaped cross section covering from the lower side, and a coil 311c formed by winding a plurality of layers of conductive wires 3113 around a tooth portion 3112 via these insulators 311b. The conducting wire 3113 forms a coil 311c by performing concentrated winding on each armature block 311. Further, the inner peripheral surface of the tooth portion 3112 of the armature block core 311a has a width wider than the circumferential width of the base portion 3112a around which the conductive wire 3113 of the tooth portion 3112 is wound, which serves as a magnetic flux path from the rotor magnet 23. A wide portion 3112b having a width is formed.

ここで、周方向に隣り合う電機子ブロック３１１のティース部３１１２の幅広部３１１２ｂの周方向の間隙は、導線３１１３の直径と同等、もしくは、導線３１１３の直径よりも小さくなるように形成される。 Here, the circumferential gap of the wide portion 3112b of the teeth portion 3112 of the armature block 311 adjacent in the circumferential direction is formed to be equal to the diameter of the conducting wire 3113 or smaller than the diameter of the conducting wire 3113.

次に図３のａ）を参照して、セグメントマグネット２３１は、中央部２３１１と両端部２３１２とでは、異なった曲面を有する。すなわち、中央部２３１１では、中心軸Ｊ１と中央部２３１１の外周面を結んだ直線を半径Ａとした円の曲面にて形成される。両端部２３１２では、半径Ａよりも小さい半径Ｂの円の曲面にて形成される。 Next, referring to a) of FIG. 3, the segment magnet 231 has different curved surfaces at the central portion 2311 and both end portions 2312. That is, the central portion 2311 is formed by a curved surface having a radius A that is a straight line connecting the central axis J1 and the outer peripheral surface of the central portion 2311. Both end portions 2312 are formed by circular curved surfaces having a radius B smaller than the radius A.

また図３のｂ）を参照して、ティース部３１１２の内周面は、曲面にて形成される。そしてこの曲面は、セグメントマグネット２３１の中央部２３１１の曲面と略同一である。ここで、ティース部３１１２の内周面とセグメントマグネット２３１の外周面との間隙Ｔの大きさは、中央部２３１１から両端部２３１２に向かうにつれて大きくなる。この間隙Ｔは、３相の各相の誘起電圧波形が正弦波となるように設定する。すなわち、両端部２３１２の曲面の形状を、３相の各相の誘起電圧波形が正弦波となるように設定する。 Further, referring to b) of FIG. 3, the inner peripheral surface of teeth portion 3112 is formed as a curved surface. This curved surface is substantially the same as the curved surface of the central portion 2311 of the segment magnet 231. Here, the size of the gap T between the inner peripheral surface of the tooth portion 3112 and the outer peripheral surface of the segment magnet 231 increases from the central portion 2311 toward both end portions 2312. The gap T is set so that the induced voltage waveform of each of the three phases is a sine wave. That is, the shape of the curved surface of both end portions 2312 is set so that the induced voltage waveform of each of the three phases is a sine wave.

また、コイル３１１ｃに通電する各相のコイル電流波形は、正弦波駆動であるので、正弦波の形状である。したがって、誘起電圧波形を正弦波とすることによって、コイル電流波形と同形状とする。その結果、理論上の各相の合成した合成トルクＴｒは一定となる。したがって、コイル３１１ｃに通電した場合の通電トルクリップルを０とすることができる。その上、セグメントマグネット２３１の両端部２３１２の曲面の形状を中央部２３１１の曲面よりも小さくすることによって、このセグメントマグネット２３１の磁極の切り替わり（例えば、Ｎ極からＳ極）が緩やかとなる。その結果、コギングを低減することができる。 In addition, the coil current waveform of each phase energized to the coil 311c is sinusoidal drive, and thus has a sine wave shape. Therefore, by making the induced voltage waveform a sine wave, it has the same shape as the coil current waveform. As a result, the synthesized torque Tr synthesized by each theoretical phase is constant. Therefore, the energization torque ripple when the coil 311c is energized can be zero. In addition, by making the shape of the curved surface of both end portions 2312 of the segment magnet 231 smaller than the curved surface of the central portion 2311, the switching of the magnetic poles of the segment magnet 231 (for example, from N pole to S pole) becomes gentle. As a result, cogging can be reduced.

また、セグメントマグネット２３１は、リング形状のマグネットと比較して、設計上のパラメータを多く有する。すなわち、リング形状のマグネットでは、マグネットの径方向の厚みのみの設計上のパラメータであるのに対し、セグメントマグネットでは、セグメントマグネットの径方向の厚み、周方向の幅、および径方向の厚みの不均一化の設計上のパラメータを有する。したがって、セグメントマグネットの方が設計の自由度を有し、誘起電圧波形を正弦波に容易に合わせることができる。その上、リング形状のマグネットと比較して、セグメントマグネットが体積（重量）を少なくすることができる。したがって、安価なモータを提供することができる。 Further, the segment magnet 231 has many design parameters as compared with the ring-shaped magnet. In other words, in the case of a ring-shaped magnet, only the radial thickness of the magnet is a design parameter, whereas in the case of a segment magnet, the radial thickness, circumferential width, and radial thickness of the segment magnet are insignificant. Has design parameters for homogenization. Therefore, the segment magnet has a higher degree of design freedom, and the induced voltage waveform can be easily matched to the sine wave. In addition, the segment magnet can reduce the volume (weight) as compared with the ring-shaped magnet. Therefore, an inexpensive motor can be provided.

次に図４を参照して、電機子ブロック３１１における電機子ブロックコア３１１ａは、薄板の電磁鋼板を軸方向に複数積層して形成される。この電機子ブロックコア３１１ａは、中心軸Ｊ１に対して、所定の角度αだけ周方向に傾斜して積層される。したがって、コアバック部３１１１およびティース部３１１２がそれぞれ所定の角度αだけ周方向に傾斜する形状となる。特にティース部３１１２の内周面を所定の角度αだけ周方向に傾斜することによって、スキューを施すことになる（以下、所定の角度αをスキュー角αとする）。その結果、セグメントマグネット２３１によるティース部３１１２へのパーミアンスの変化が緩やかになり、コギングを低減することができる。ここで、周方向に隣り合うティース部３１１２間の角度である極ピッチ角をθとした場合、スキュー角αは、略θ／２の大きさであることが望ましい。特にロータマグネットの磁極数と電機子の磁極数とが２：３の割合である場合、上記のスキュー角αが最もコギングが小さくなる。 Next, referring to FIG. 4, armature block core 311a in armature block 311 is formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel plates in the axial direction. The armature block core 311a is laminated while being inclined in the circumferential direction by a predetermined angle α with respect to the central axis J1. Therefore, the core back portion 3111 and the tooth portion 3112 are each inclined in the circumferential direction by a predetermined angle α. In particular, skew is applied by inclining the inner peripheral surface of the tooth portion 3112 in the circumferential direction by a predetermined angle α (hereinafter, the predetermined angle α is referred to as a skew angle α). As a result, the change of the permeance to the teeth part 3112 by the segment magnet 231 becomes gentle, and cogging can be reduced. Here, when the pole pitch angle, which is the angle between the teeth portions 3112 adjacent in the circumferential direction, is θ, the skew angle α is preferably approximately θ / 2. In particular, when the number of magnetic poles of the rotor magnet and the number of magnetic poles of the armature are in a ratio of 2: 3, the skew angle α is the smallest in cogging.

また電機子３１を複数の電機子ブロック３１１（本実施例では、１２個の電機子ブロック）に分割し、且つ、それぞれの電機子ブロック３１１に導線３１１３を集中巻きしてコイル３１１ｃを形成することにより、他の電機子ブロック３１１のティース部３１１２の位置を考慮しないで導線３１１３をティース部３１１２に巻回することができる。したがって、周方向に隣り合う、各ティース部３１１２の間隙に対する導線３１１３の占積率を、電機子ブロック３１１を形成しない一体の円環電機子と比較して、大幅に向上させることができる。その結果、円環電機子を使用したモータと比較して、モータの大きさを同等であり、且つ、高効率のモータを提供することができる。さらに、円環電機子を使用したモータと同等の効率である場合においては、モータを小型化することができる。その上、電機子ブロック３１１に分割することによって、周方向に隣り合うティース部３１１２の周方向の間隙Ｋの大きさが導線３１１３の直径と同等、もしくは導線３１１３の直径より小さく形成されたとしても、電機子ブロック３１１を環状に組み合わせる前に導線３１１３はティース部３１１２に巻回されるために、ティース部３１１２に導線３１１３を巻回することができる。したがって、周方向に隣り合うティース部３１１２の周方向の間隙Ｋの大きさを小さくすることができるので、さらにコギングの小さいモータを提供することができる。以上から、本発明の電機子３１を用いることにより、高効率および低コギングを実現したモータを提供することができる。 Further, the armature 31 is divided into a plurality of armature blocks 311 (in this embodiment, 12 armature blocks), and a conductive wire 3113 is concentratedly wound around each armature block 311 to form a coil 311c. Thus, the conductor 3113 can be wound around the tooth portion 3112 without considering the position of the tooth portion 3112 of the other armature block 311. Therefore, the space factor of the conducting wire 3113 with respect to the gap between the teeth portions 3112 adjacent to each other in the circumferential direction can be significantly improved as compared with an integrated annular armature that does not form the armature block 311. As a result, compared with a motor using a ring armature, a motor with the same size and high efficiency can be provided. Furthermore, when the efficiency is equal to that of a motor using an annular armature, the motor can be reduced in size. Moreover, even if the circumferential gap K between the teeth 3112 adjacent in the circumferential direction is formed to be equal to the diameter of the conductor 3113 or smaller than the diameter of the conductor 3113 by dividing the armature block 311. Since the conducting wire 3113 is wound around the tooth portion 3112 before the armature block 311 is annularly combined, the conducting wire 3113 can be wound around the tooth portion 3112. Therefore, since the size of the circumferential gap K between the teeth portions 3112 adjacent in the circumferential direction can be reduced, a motor with even smaller cogging can be provided. From the above, by using the armature 31 of the present invention, it is possible to provide a motor that realizes high efficiency and low cogging.

本発明のロータマグネット２３および電機子３１を使用することにより、高効率を達成しつつも、コギングおよび通電トルクリップルの大幅な低減を実現したモータを安価に提供することができる。特に電機子３１側にスキューを施す場合、セグメントマグネット２３１を使用することは有用である。すなわち、リング形状のマグネットでは、着磁によってマグネット側にスキューを施すことが容易であるが、セグメントマグネットでは、ロータマグネット２３側にスキューを施す場合、軸方向にもロータマグネットを分割し（例えば、２分割とし、ロータマグネットの上側のセグメントマグネット群を上側セグメントマグネット、および下側のセグメントマグネット群を下側セグメントマグネットとする）、上側セグメントマグネットに対して下側セグメントマグネットを周方向にずらして配置しなければならない。そのために、回転体の製造が困難となり、且つ、セグメントマグネットの点数が多くなるためにモータ自体が高価となってしまう。しかしながら、本発明では電機子３１側にスキューを施したので、ロータマグネット２３側にスキューを施す必要はない。したがって、セグメントマグネット２３１を採用することにより、安価なモータを提供することができる。 By using the rotor magnet 23 and the armature 31 of the present invention, it is possible to provide a low-cost motor that achieves a significant reduction in cogging and energized torque ripple while achieving high efficiency. In particular, when skew is applied to the armature 31 side, it is useful to use the segment magnet 231. That is, in the case of a ring-shaped magnet, it is easy to skew the magnet side by magnetization, but in the segment magnet, when the skew is applied to the rotor magnet 23 side, the rotor magnet is also divided in the axial direction (for example, The upper segment magnet group is the upper segment magnet and the lower segment magnet group is the lower segment magnet), and the lower segment magnet is shifted in the circumferential direction with respect to the upper segment magnet. Must. For this reason, it becomes difficult to manufacture the rotating body, and the number of segment magnets increases, so that the motor itself becomes expensive. However, in the present invention, since skew is applied to the armature 31 side, it is not necessary to apply skew to the rotor magnet 23 side. Therefore, by employing the segment magnet 231, an inexpensive motor can be provided.

次に電機子３１の電機子ブロック３１１の他の実施例について図５および図６を参照して説明する。図５は、電機子４０とロータマグネット２３との関係を示した、上側より見た平面図である。また図６は本発明の電機子ブロックコアの他の実施形態を示した、側面から見た模式平面図である。 Next, another embodiment of the armature block 311 of the armature 31 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view showing the relationship between the armature 40 and the rotor magnet 23 as seen from above. FIG. 6 is a schematic plan view seen from the side, showing another embodiment of the armature block core of the present invention.

電機子４０は、焼結材料によって成形された複数の電機子ブロック４１を円環形状に連結して形成される（図２と同様である）。 The armature 40 is formed by connecting a plurality of armature blocks 41 formed of a sintered material in an annular shape (similar to FIG. 2).

図５を参照して、電機子ブロック４１は、円弧形状のコアバック部４１１と、コアバック部４１１から中心軸Ｊ１に向かい伸びるティース部４１２と、を有する電機子ブロックコア４１ａと、ティース部４１２を上側および下側より覆う断面Ｕ字形状の２つのインシュレータ４１ｂと、これらインシュレータ４１ｂを介して、ティース部４１２に導線４１３を複数層巻回することによって形成されるコイル４１ｃと、を備える。この導線４１３は、各電機子ブロック４１のそれぞれに集中巻きを行うことによってコイル４１ｃを形成する。 Referring to FIG. 5, the armature block 41 includes an armature block core 41 a having an arc-shaped core back portion 411 and a tooth portion 412 extending from the core back portion 411 toward the central axis J <b> 1, and a tooth portion 412. Are provided with two insulators 41b having a U-shaped cross-section covering the upper side and the lower side, and a coil 41c formed by winding a plurality of layers of a conductive wire 413 around the teeth portion 412 via these insulators 41b. The conducting wire 413 forms a coil 41 c by performing concentrated winding on each armature block 41.

図６を参照して、電機子ブロックコア４１ａのティース部４１２の内周面には、ロータマグネット２３からの磁束の通路となる、ティース部４１２の導線４１３が巻回される基部４１２１の周方向の幅よりも広い幅を有する幅広部４１２２が形成される。ここで、周方向に隣り合う電機子ブロック４１における幅広部４１２２ｃの周方向の間隙の大きさは、導線４１３の直径と同等、もしくは導線４１３の直径よりも小さくなるように形成される。 Referring to FIG. 6, the circumferential direction of base portion 4121 around which conductive wire 413 of teeth portion 412 is wound around the inner peripheral surface of teeth portion 412 of armature block core 41 a and serves as a path for magnetic flux from rotor magnet 23. A wide portion 4122 having a width wider than the width is formed. Here, the size of the gap in the circumferential direction of the wide portion 4122 c in the armature block 41 adjacent in the circumferential direction is formed to be equal to or smaller than the diameter of the conducting wire 413.

電機子ブロックコア４１ａでは、この幅広部４１２２のみが、軸方向に向かい周方向に傾斜している。これにより、ティース部４１２の基部４１２１の軸方向の形状は、軸方向と平行となるために、導線４１３の巻回によるコイル４１ｃの形成を容易に行うことができる。したがって、電機子ブロック４１を容易に製造することができる。 In the armature block core 41a, only the wide portion 4122 is inclined in the circumferential direction toward the axial direction. Thereby, since the shape of the base part 4121 of the teeth part 412 in the axial direction is parallel to the axial direction, the coil 41c can be easily formed by winding the conducting wire 413. Therefore, the armature block 41 can be easily manufactured.

本発明のモータは、特にパワーステアリング装置に搭載されることが望ましい。パワーステアリング装置では、モータのシャフトが間接的に操縦者のハンドルに連結するために、モータのわずかなコギングや通電トルクリップルにおいても操作に違和感を覚えてしまう。しかしながら、本発明のモータ１をパワーステアリング装置に搭載することにより、モータ１のシャフト２１では、コギングや通電トルクリップルを大幅に低減していることにより、操縦者がハンドルの操作の際に違和感を覚えることを防ぐことができる。その上、本発明のモータ１では、高効率を達成しているために、ハンドル操作が特に重くて大型である高級車に使用される場合には特に好適である。 In particular, the motor of the present invention is desirably mounted on a power steering apparatus. In the power steering device, since the motor shaft is indirectly connected to the steering wheel of the operator, even a slight cogging of the motor or a current-carrying torque ripple makes the operation uncomfortable. However, by mounting the motor 1 of the present invention on the power steering device, the shaft 21 of the motor 1 greatly reduces cogging and energizing torque ripple, so that the driver feels uncomfortable when operating the steering wheel. You can prevent memorizing. In addition, since the motor 1 of the present invention achieves high efficiency, the motor 1 is particularly suitable for use in a high-end vehicle having a particularly heavy and large handle operation.

以上、本発明の実施例の一形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変形が可能である。 As mentioned above, although one form of the Example of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within a claim.

本発明の実施例ではロータマグネット２３にセグメントマグネット２３１を使用していたが、これに限定されることはない。モータの価格の向上はするが、リング形状のマグネットを使用してもよい。その際、リング形状のマグネットは、このマグネットに着磁された磁極の中央部において、ティース部の内周面との間隙が小さくなり、磁極の両端部に向かうにつれて徐々に間隙が大きくなるように外周面の曲面の形状を設定する。 In the embodiment of the present invention, the segment magnet 231 is used for the rotor magnet 23, but the present invention is not limited to this. Although the price of the motor is improved, a ring-shaped magnet may be used. At that time, the ring-shaped magnet has a small gap with the inner peripheral surface of the tooth portion at the center of the magnetic pole magnetized on the magnet, and the gap gradually increases toward both ends of the magnetic pole. Sets the shape of the curved surface on the outer peripheral surface.

本発明のモータの全体構造を示す、軸方向に切った模式断面図であるIt is the schematic cross section which cut the axial direction which shows the whole structure of the motor of this invention モータの電機子とロータマグネットとの関係を示す、上側より見た、模式平面図であるIt is a schematic plan view seen from the upper side showing the relationship between the armature of the motor and the rotor magnet. 本発明のセグメントマグネットを示す模式断面図であるIt is a schematic cross section which shows the segment magnet of this invention. 本発明のセグメントマグネットとティース部との間隙を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the clearance gap between the segment magnet of this invention, and a teeth part. 本発明の電機子ブロックコアを示す、側面から見た模式平面図であるIt is the model top view seen from the side surface which shows the armature block core of this invention モータの電機子とロータマグネットとの関係を示す、上側より見た、模式平面図であるIt is a schematic plan view seen from the upper side showing the relationship between the armature of the motor and the rotor magnet. 本発明の電機子ブロックコアの他の実施形態を示す、側面から見た模式平面図であるIt is the model top view seen from the side surface which shows other embodiment of the armature block core of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２回転体
２３ロータマグネット
２３１セグメントマグネット
２３１１中央部
２３１２両端部
３固定体
３１、４０電機子
３１１、４１電機子ブロック
３１１ａ、４１ａ電機子ブロックコア
３１１ｂ、４１ｂインシュレータ
３１１ｃ、４１ｃコイル
３１１１、４１１コアバック部
３１１２、４１２ティース部
３１１３、４１３導線
Ｊ１中心軸（回転軸）
Ｔ間隙 2 Rotating body 23 Rotor magnet 231 Segment magnet 2311 Central part 2312 Both ends 3 Fixed body 31, 40 Armature 311, 41 Armature block 311a, 41a Armature block core 311b, 41b Insulator 311c, 41c Coil 3111, 411 Core back part 3112, 412 Teeth part 3113, 413 Conductor J1 Central axis (rotary axis)
T gap

Claims

モータであって、
外周部にロータマグネットを有し、回転軸を中心として回転する回転体と、
前記回転体の外周側に配置された回転界磁を発生する電機子、を有する固定体と、
を備え、
前記電機子は、複数の電機子ブロックが環状に結合されて形成され、
前記各電機子ブロックは、
円弧形状のコアバック部と、
前記コアバック部から前記回転軸に向かい伸びるティース部と、
前記ティース部上に導線が巻回されて形成されるコイルと、
を有し、
前記電機子ブロックは、少なくとも前記ティース部の前記ロータマグネットに向かう面が軸方向に向かい周方向に傾斜するように形成され、
前記ロータマグネットは、複数のセグメントマグネットを環状に配置して形成され、
前記複数のセグメントマグネットの外周面は、周方向に不均一に形成されることを特徴とするモータ。 A motor,
A rotating body having a rotor magnet on the outer periphery and rotating about a rotation axis;
A fixed body having an armature that generates a rotating field disposed on an outer peripheral side of the rotating body;
With
The armature is formed by annularly connecting a plurality of armature blocks,
Each armature block is
An arc-shaped core back,
A teeth portion extending from the core back portion toward the rotating shaft;
A coil formed by winding a conductive wire on the teeth portion;
Have
The armature block is formed such that at least a surface of the teeth portion facing the rotor magnet is inclined in the circumferential direction toward the axial direction,
The rotor magnet is formed by annularly arranging a plurality of segment magnets,
The motor according to claim 1, wherein outer circumferential surfaces of the plurality of segment magnets are formed unevenly in a circumferential direction.

周方向に互いに隣り合う前記ティース部の周方向の間隙の大きさは、前記導線の直径と同等、もしくは小さいことを特徴とする請求項１に記載のモータ。 The motor according to claim 1, wherein a size of a gap in a circumferential direction between the teeth portions adjacent to each other in the circumferential direction is equal to or smaller than a diameter of the conducting wire.

前記複数のセグメントマグネットにおける前記外周面と前記複数のティース部の内周面との間隙の大きさは、前記各セグメントマグネットの外周面の中央部から両端部に向かうにつれて大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のモータ。 The size of the gap between the outer peripheral surface of the plurality of segment magnets and the inner peripheral surface of the plurality of teeth portions is formed so as to increase from the central portion to the both end portions of the outer peripheral surface of each segment magnet. The motor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that

モータであって、
外周部にロータマグネットを有し、回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体の外周側に配置された回転界磁を発生する電機子、を有する固定体と、
を備え、
前記電機子は、複数の電機子ブロックが環状に結合されて形成され、
前記各電機子ブロックは、
円弧形状のコアバック部と、
前記コアバック部から前記回転軸に向かい伸びるティース部と、
前記ティース部上に導線が巻回されて形成されるコイルと、
を有し、
前記電機子ブロックは、少なくとも前記ティース部の前記ロータマグネットに向かう面が軸方向に向かい周方向に傾斜するように形成され、且つ、周方向に隣り合う前記ティース部の周方向の間隙の大きさは、前記導線の径と同等、もしくはより小さくなるように形成され、
前記ロータマグネットの外周面は、周方向に不均一に形成されることを特徴とするモータ。 A motor,
A rotating body having a rotor magnet on the outer periphery and rotating about a rotation axis;
A fixed body having an armature that generates a rotating field disposed on an outer peripheral side of the rotating body;
With
The armature is formed by annularly connecting a plurality of armature blocks,
Each armature block is
An arc-shaped core back,
A teeth portion extending from the core back portion toward the rotating shaft;
A coil formed by winding a conductive wire on the teeth portion;
Have
The armature block is formed such that at least a surface of the teeth portion facing the rotor magnet is inclined in the circumferential direction toward the axial direction, and the circumferential gap between the teeth portions adjacent to each other in the circumferential direction is formed. Is formed to be equal to or smaller than the diameter of the conducting wire,
The motor according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the rotor magnet is formed unevenly in a circumferential direction.

前記ロータマグネットの前記外周面と前記ティース部の内周面との間隙の大きさは、該ロータマグネットの磁極の中央部から該磁極の両端部に向かい大きくなるように形成されることを特徴とする請求項４のモータ。 The size of the gap between the outer peripheral surface of the rotor magnet and the inner peripheral surface of the teeth portion is formed so as to increase from the central portion of the magnetic pole of the rotor magnet toward both end portions of the magnetic pole. The motor according to claim 4.

前記複数の電機子ブロックコアは、金属焼結材料にて一体的に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of armature block cores are integrally formed of a metal sintered material.

請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のモータは、
車両のハンドルの操舵を補助するパワーステアリング装置に搭載されることを特徴とするモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 6,
A motor mounted on a power steering device for assisting steering of a vehicle steering wheel.