JP4534420B2 - ステータ、及びこれを備えた関連機器、並びにステータの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置のような駆動装置に好適なモータを構成するステータに関する。また、このステータの製造方法に関する。さらにそのステータを備えたモータ及びこのモータを備えた駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置のような駆動装置には、その駆動源としてモータが使用される電動式のものがある。そのモータは、例えば、円筒状のフレームに固定されたステータと、その半径方向内方に駆動用マグネットが対向して出力軸と共に軸受手段によって回転自在に支持されたロータとを有し、ステータに所定の電流が供給されると駆動用マグネットとの間の磁気的作用によりロータが回転する。駆動用マグネットと共に回転する出力軸は、駆動装置の駆動部に連結されることでトルクが伝達され、その駆動装置が作動する。
【０００３】
そのステータは、一般的には、珪素鋼板を打ち抜いたものを積層して各部にコイルが巻設して形成されるもので、環状部とこの環状部の半径方向内方にＴ字状に突出し周方向に所定の間隔をあけて位置する複数の突出部とからなる部材を複数枚、積層してなるステータコアと、その突出部が積層されてなる部位にコイルが絶縁を図りつつ所定のパターンで巻設されてなる。以下、そのステータコアの環状部をコアバック部、突出部をティース部と称す。隣接するティース部間に形成される隙間をスロットオープン、スロットオープンより内部の空間をスロットと称す。
【０００４】
ステータのコイルの巻設方法は、スロットオープンにノズルを用いてコイルを案内してティース部に巻く方法（ノズル巻き方式）や予め環状に巻いたコイルをスロットオープンから挿入してティース部に巻く方法（インサート方式）が一般的に知られている。
【０００５】
ところがこのようなステータでは、各ティース部が半径方向内方に突出するためスロットオープンが狭いため、それら公知の巻設方法では、スロットオープンの形状の制約を受けてコイルの占積率が小さくなったり、コイルがティース部の上下端面からはみ出してしまう等の巻設状態となってしまい、良好な特定のステータ並びにモータを実現できなかった。
【０００６】
そのような欠点を解消するために、ステータコアを分割してコイルを巻設しやすくする構成が知られている。
【０００７】
その中で特許文献１に示すようにステータコアをコアバック部とティース部とを分割してなる構成が知られている。特許文献１のステータの構成及び製造方法では、積層継鉄（コアバック部に相当）と積層固定子磁極歯（ティース部に相当）とを別々に製造し、コイルは複数の積層固定子磁極歯が積層連結環によって結合された積層星形鉄心７０（特許文献１の図７を参照）に巻設してコイル挿入固定子鉄心を形成し、このコイル挿入固定子鉄心を積層継鉄に組み合わせて、最後にその連結環を取り除くことにより、電機子（ステータに相当）が完成する。
【０００８】
特許文献１のようなコアバック部とティース部とが分割されたステータコアでは、ティース部がコアバック部の半径方向外方に突出してスロットオープンが大きく開口することからコイルが巻設しやすくなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３００７５３
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１のような構成は、組立時に使用される複数のティース部を結合する積層連結環を最終的には取り外す必要があるが、その除去作業が困難ことがある。そのためこの分割型のステータの適用範囲は、その取り外し作業に支障がないもの（例えば、ステータコアの鋼板の積層数が少ない比較的に低出力向けのステータ）に限られていた。
【００１０】
本発明の目的は、広範囲に適用することができるステータ及びこのステータの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有し、互いに独立した前記コアバック部と前記ティース部とを組み合わせて完成されるステータの製造方法であって、
前記複数のティース部をそれぞれの突出端部で互いに部分的に連結する連結部を用いて前記複数のティース部を環状に連結した状態で、前記コイルを前記ティース部に巻設してコイル巻設体を形成し、
前記コイル巻設体における各ティース部の基部を前記コアバック部に組み合わせた後、前記連結部を取り外して製造され、
前記ティース部は、突出端部の周方向両側に周方向に突出する突起と、前記突起の前記コアバック側に膨らむ膨出部を有し、
前記連結部を、前記ティース部の突出端部の内周面に当接させると共に、前記突起及び前記膨出部に当接させる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数の環状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各環状体を中心軸方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数の円弧状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各円弧状体を隣接する３個以上のティース部を連結し、少なくとも各円弧状体を周方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数個設けられた前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、周方向に所定の間隔をあけて少なくとも隣接する２つのティース部を連結して配置する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のステータの製造方法に関し、複数個設けられた前記連結部を、中心軸方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステータの製造方法に関し、前記連結部は、前記コイルを前記ティース部に巻設するときにこのティース部を保持する治具である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成するティース素片と、前記ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記ティース素片を前記連結片にて組み合わせてティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記ティース組合片を積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する環状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、モータに関し、請求項１乃至９の何れかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを備える。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、駆動装置に関し、請求項１０に記載のモータにより駆動される。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、駆動装置に関し、請求項１１に記載の駆動装置が、電動パワーステアリング装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るモータ及びステータについて、自動車に搭載される電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータを用いて説明する。図１は、そのモータを中心軸方向に沿って切断した断面図である。図２は、図１のＸ−Ｙ線に沿って切断した断面図である。
【００２６】
同モータ２は、図１及び図２に示すように、一端が閉塞された有底円筒状のフレーム３と、フレーム３の他端を閉塞するように設けられた平板状のベース４と、そのフレーム３の内周に嵌合固定されたステータ５と、このステータ５の半径方向内方に回転自在に支持された円柱状のシャフト６と、このシャフト６の中間部分の外周面であってステータ５の内周面に間隙をあけて対向して設けられた円筒状の駆動用マグネット７と、そのシャフト６の一端とフレーム３との間に固定されシャフト６を回転自在に支持する一方の軸受８と、そのシャフト６の他端とベース４との間に固定されシャフト６を回転自在に支持する他方の軸受９と、を備えている。ステータ５に所定の電流が供給されると、駆動用マグネット７との磁気的相互作用により、回転トルクが発生し駆動用マグネット７と共にシャフト６が回転する。シャフト６の他端であるベース４から突出する部分は、当該装置の駆動機構に連結されトルクを伝達する。
【００２７】
そのステータ５は、ステータコア５１とコイル５２と絶縁部材５３ａ、５３ｂを備えている。ステータコア５１は、珪素鋼板を所定の形状に打ち抜いたものを多数枚積層して加締めにより一体化され、図２に示すように環状のコアバック部５４と、このコアバック部５４の内周面から半径方向内方に突出し周方向に所定の間隔をあけて位置する複数（本例では１２個）のティース部５５とを有する。ティース部５５の半径方向の突出端は、周方向両端に鋭角状に突出する突起がある。コイル５２は、各ティース部５５に所定のパターン（本例では３相分布巻き）にて巻設されている。絶縁部材５３ａ、５３ｂは、コイル５２とステータコア５１との絶縁を図ると共にスロットオープンを閉塞してロータ側に塵埃等が流出しないようにしている。ステータコア５１は、後述するようにコアバック部５４とティース部５５とが別部材にて組み合わせて構成された分割型である。
【００２８】
次に、このステータ５の製造方法について説明する。
【００２９】
即ち、コアバック部５４と複数のティース部５５を予め別々に製造して、互いに独立する各ティース部５５は、複数個の円弧状の連結部を隣接するティース部５５の突出端の内周面に部分的に配置して環状に連結して一体化した状態で、コイル５２を各ティース部５５に巻設してコイル巻設体を形成し、このコイル巻設体の各ティース部５５の基部をコアバック部５４に圧入して組み合わせ後、その連結部を取り除いて所望のステータ５が完成する。なお、絶縁部材５３は複数個設けられ、コイル５２を巻設する前後にそれぞれ各ティース部５５にはめ込む。また、コアバック部５４と、複数のティース部５５と、及び連結部５６は、同じ１枚の珪素鋼板から打ち抜かれた各片は同じステータコア５１の同じ積層位置に配置される。
【００３０】
このステータ５は、より詳細には次のような工程を経て製造される。この製造方法を図３乃至１０を参照しながら説明する。図３乃至６、８は、各部材の平面図であり、図７は図６の要部展開図である。
【００３１】
まず、図３に示すように母材である１枚の珪素鋼板から、プレス加工機により、コアバック部５４を構成する環状片５４ａ（コアバック素片に相当）、ティース部５５を構成するティース片５５ａ、連結部を構成する連結片５６ａが１連の打ち抜きにより一括して形成される。各片５４ａ、５５ａ、５６ａは切断されて互いに分割されている。
【００３２】
環状片５４ａは、内周縁にティース片５５ａがはまり込む凹部５４ｂが周方向に所定の間隔をあけて複数個（ここでは１２個）有し、内部に半抜き部５４ａ１が周方向に等間隔に複数個（ここでは４個）形成されている。ティース片５５ａにおいても内部に半抜き部５５ａ１が形成される。連結片５６ａは、隣接するティース片５５ａの隙間毎に互いに所定の間隔（本例では約１０度の角度範囲）をあけて位置することから１連の打ち抜きによって１２個形成されている。連結片５６ａは、円弧状であって、それらティース片５５ａの突出端の突起部にはまり合う凹部を周方向両端に有し、一部がその隙間に入り込んでいる。そのため連結片５６ａの外径は、ティース片５５ａの内径より大きく、連結片５６ａの内径はティース片５５ａの内径より小さい。
【００３３】
一つのステータコア５１において、コアバック部５４とティース部５５の各片の積層数は同一なので、環状片５４ａとティース片５５ａの打ち抜き枚数も同一であるが、連結片５６ａは後述する製造の都合により打ち抜き枚数はそれらより少ない（なお、ここでのティース片５５ａ及び連結片５６ａの打ち抜き枚数とは、１層に１２個あるティース片５５ａ及び連結片５６ａが一括して打ち抜かれるため、その１層分を１枚とカウントしている。）。
【００３４】
次に、環状片５４ａは、図３に示す打ち抜きと同時にそのまま所定部位に載置される（図４参照）。そして新規の母材が順送りされて、同様に環状片５４ａが打ち抜かれてその所定部位に順次、積層される。積層時、載置済みの環状片５４ａに対して中心軸方向（積層方向）に加圧され、互いの半抜き部５４ａ１が噛み合って締結される。このような打ち抜き及び積層作業を繰り返して、本例では環状片５４ａが６９枚積層されたコアバック部前駆体５４（コアバック部に相当）が形成される。
【００３５】
一方、ティース片５５ａは、図３に示す打ち抜きと同時にそのまま所定部位にまず積層開始後の２層分（つまり新規母材の打ち抜きが２回）だけ載置される。積層時、載置済みのティース片５５ａに対して中心軸方向に加圧され、互いの半抜き部５５ａ１が噛み合って締結される（図５参照）。なお、上記では、図３に示す環状片５４ａと、ティース片５５ａと、及び連結片５６ａとが一括して打ち抜かれると説明したが、この２層分及び後述する特定層の打ち抜きでは、連結片５６ａが打ち抜かれない。
【００３６】
３層目からは、図３に示すティース片５５ａに加えて連結片５６ａが、１層分に対してそれぞれ１連の打ち抜きによりそれぞれ１２個が形成される。両部材５５ａ、５６ａは、図３に示す１連の打ち抜き後に連結片５６ａをプッシュバックして１個の連結片５６ａが隣接する２個のティース片５５ａを連結する（つまり、連結片５６ａは母材の削除部分である隣接するティース片５５ａ間の隙間に戻される。）（図６参照）。このようにして環状に並ぶ１２個の連結片５６ａが１２個のティース片５５ａを連結して、ティース片５５ａと連結片５６ａとからなる組合環状片５７が形成される。この組合環状片５７は、積層済みの２層目のティース片５４ａに載置される。この積層時においても加圧され、互いの半抜き部５５ａ１が噛み合って締結される。そして新規の母材が順送りされて、その所定部位に３層目から１７層目までに相当する１５枚の組合環状片５７が積層される。
【００３７】
その後、１８層目から２７層目までは、再び環状片５５ａのみが積層され、２８層目から４２層目まで、及び５３層目から６７層目までは、組合環状片５７が積層され、４３層目から５２層目、及び６８層目から６９層目までは環状片５５ａのみが積層される。
【００３８】
このようにして、本例では、ティース片５５ａを６９枚積層してなるティース部５５が１２個形成され、連結片５６ａを１５枚積層してなる連結部５６が中心軸方向に３箇所かつ、これらが周方向に１２箇所、合計３６箇所に形成され、これらティース部５５と連結部５６により一体化されたティース部前駆体５８が形成される。ティース部前駆体５８の平面視は図６と同様になり、ティース部前駆体５８を中心軸方向に沿って切断して展開したときの内周面の一部を図７に示す。図７より明らかなように、互いに独立した複数個のティース部５５に対して連結部５６が周方向及び中心軸方向に所定の間隔をあけて部分的に配置されて一体化されている。連結部５６は、隣接するティース部５５同士の半径方向の突出端の内周面に当接すると共に、スロットオープンを形成する突起を覆うようにして噛み合っていることから、ティース部５５と連結部５６とが強固に締結されティース部前駆体５８の剛性向上に寄与している（特に、コイル巻設時にティース部前駆体５８に作用する捻れの方向の力に対する剛性に強い）。各ティース部前駆体５８における１乃至２層目と６８乃至６９層目には、連結片５６ａが無い空隙が形成されるが、これは後述する連結部５６の取り外し時に使用する治具のガイドとなる。なお、ティース片５５ａのみが積層される部位が第１ティース素片に相当し、組合環状片５７が第２ティース組合片に相当する。
【００３９】
次に、ティース部前駆体５８に、各ティース部５５の両側面及び上下端面を覆う合成樹脂製の絶縁部材５３ｂがはめ込まれる（図８参照）。
【００４０】
次に、絶縁部材５３ｂを備えたティース部前駆体５８は、巻線機により各ティース部５５にコイル５３が所定のパターンで巻設され、図９に示すようなコイル巻設体６１が形成される。コイル５３と各ティース部５５とは、絶縁部材５３ｂによって絶縁されている。各ティース部５５の半径方向外端（ティース部の基部に相当）の周方向両側に突起があるため巻設後のコイル５３が外れない。なお、図９は、説明のために平面視したときに見える上側のコイル５２及び絶縁部材５３ｂの一部を省略している。
【００４１】
次に、上記のようにして互いに独立したコアバック部前駆体５４（図４参照）とコイル巻設体６１（図９参照）とを、コアバック部前駆体５４の各凹部５４ｂにコイル巻設体６１における各ティース部５５の外端の各凸部５５ｂとを合わせて両者を圧入して締結することにより、図１０に示すステータ前駆体６２が形成される。その後、合成樹脂性の絶縁部材５３ａが各スロットのコアバック部５４とコイル５２との間に挿入される。
【００４２】
最後に、所定の基台に載置されたステータ前駆体６２において、各ティース部５５及びコアバック部５４に対して各連結部５６を中心軸方向に加圧することにより、各連結部５６が取り外され図１、２に示すステータ５が完成する。連結部５６は各ティース部に５５に強固に噛み合っているが、中心軸方向に対しては比較的に容易に外すことができる。なお、図１０は、説明のために平面視したときに見える上側のコイル５２及び絶縁部材５３ａ、５３ｂの一部を省略している。
【００４３】
以上の製造方法には、次のような特徴がある。
【００４４】
（１）連結部５６がティース部５５に対して部分的に配置されているため、全てまたはほぼ全てに配置される場合に比べてティース部５５から削除しやすい。そのため、少ない加圧力により連結部５６を削除することができ作業性がよい。また全てまたはほぼ全てに連結部をティース部に配置する場合は、ステータコアの積層数が増加すればするほど、除去しにくくなりステータコアが変形する等の問題があり、ステータコアの積層数に限界があったが、部分的に配置することにより当該分割型ステータでは限界であった積層数の上限を引き上げることができる。よって、当該分割型ステータ５にてモータの高トルク化を図るためにステータコアの積層数を上げたくても、連結部の削除する作業の都合により実現できなかった積層数でも実現することができる。
【００４５】
（２）コアバック部５４、ティース部５５、連結部５６は、図３に示すように同じ母材を１連の打ち抜きで得られる環状片５４ａ、ティース片５５ａ、連結片５６ａにてステータ前駆体６２が形成されるため、それらをはめ合わせる際の公差がほとんどなく極めて高精度にティース部前駆体５８及びステータ前駆体６２を形成でき、分割型のステータコア５１における組合誤差がほとんどなく、その結果、高性能なステータ５を実現することができる。
【００４６】
（３）連結部５６がティース部５５に対して部分的に配置されるため、連結部５６間に空隙が形成され、この空隙を連結部５６の取り外し時に治具のガイドに使用できる。これにより、連結部５６の取り外し作業が容易にできる。
【００４７】
（４）コアバック部５４とティース部５５とを組み合わせてなる分割型のステータでは、各ティース部５５間のスロットの半径方向外方側が大きく開口したティース部前駆体５８に対してコイル５３を巻設するため、ノズル巻き方式やインサート方式等の種々の巻設方法を良好に行える。よって、高性能なステータ５を製造できる。
【００４８】
（５）ティース部前駆体５８には互いに独立したティース部５５を連結する連結部５６を備えているため、複数のティース部５５を一体化した状態でコイル５３の巻設が行え作業性がよい。
【００４９】
（６）連結部５６が各ティース部５５を圧入により連結しているため、ティース部前駆体５８は剛性が高くコイル５３をティース部５５に対して密に巻設することができる。密にコイル５３を巻設すると、それだけコイル５３の占積率が上がり高性能なステータ５となる。
【００５０】
（７）上記のようにコイル５３の一連の巻設作業が良好であるため、ステータ５の製造コストを低減することができる。
【００５１】
また、ステータ５及びモータ２には、製造方法に上記特徴があるため次のような特徴がある。
【００５２】
（１）ステータ５を低コストで高トルク用のモータに対応することができる。
【００５３】
（２）モータ２を低コストで高トルク化を図ることができる。
【００５４】
次に、電動パワーステアリング装置について説明する。図１１は、この装置を示す概念図である。
【００５５】
電動パワーステアリング装置７０は、自動車の車輪の操舵機構に搭載されて操舵力を油圧により軽減するためのもので、例えば図１１に示すようにステアリング７１によって駆動力を、車輪７２を備えた車軸７３に伝える操舵軸７４、車軸７３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダー７５に油圧を発生させるオイルポンプ７６と、オイルポンプ７６のオイルを制御するコントロールバルブ７７を備えていて、オイルポンプ７６の駆動源として上記モータ２が搭載されている。
【００５６】
同装置の操舵性を向上させる手段の一つに油圧力を上げることがあるが、上記モータ２を使用することにより高トルクを得ることができ、油圧力を上げることができることから、操舵性が良好である高性能な電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００５７】
また、電動パワーステアリング装置には、油圧ではなくモータの出力軸を直接、操舵軸や車軸に駆動力を伝達する機構とするものもあり、このようなものにも上記モータ２を適用することができ、同様に高性能化が図れる。
【００５８】
次に、上記実施形態に対する変形例について説明する。
【００５９】
上記連結部５６は、図７に示すように周方向及び中心軸方向に所定の間隔をあけてティース部５５に配置されているが、図１２に示すように周方向のみ所定の間隔をあけて配置してもよい。図１２の構成は、図６のティース部前駆体５８において中心軸方向の剛性が不足する場合に有効である。また、連結部５６を図１３に示すように中心軸方向のみに間隔をあけて配置してもよい。図１３の構成は、図６のティース部前駆体５８において周方向の剛性が不足する場合に有効である。また、図７、９に示す連結部５６は、１箇所のスロットオープンに１個配置されている（２個のティース部５５が連結されている）が、図１４に示すように複数のスロットオープンにわたって配置してもよい（４個のティース部５５が連結されている）。また、図示しないが連結部５６は、半径方向の肉厚を大きくして略扇状としてもよい。また、図７に示す連結部５６において、中心軸方向に並ぶ３個の連結部５６は同じ線上ではなく互いに周方向にずれていてもよいし、周方向に並ぶ１２個の連結部５６は同じ面上ではなく互いに中心軸方向にずれていてもよい。何れの連結部５６とも、ティース部前駆体５８の剛性と、コイル５２の巻設作業性と、及び除去作業性等を考慮して、連結部５６の積層数や間隔のあけ方を設定するとよい。
【００６０】
また、上記何れの連結部５６とも、コアバック部５４及びティース部５５と同じ母材であってステータコア５１としては使用されない部分を使用されているが、コイルの巻設時にティース部前駆体５８を搭載する巻線機の治具を連結部としてもよい。即ち、図１５に示すように、その治具６３は、図１２の連結部５６に類似した形状であって、基部６３ａの円周上に中心軸方向に突出する突出部６３ｂが周方向に所定の間隔をあけて複数個設けられたもので、各ティース素片５５ａを、各突出部６３ｂに合わせて積層してティース部前駆体５８を構成する。そしてそのままコイルの巻設作業を行ってコイル巻設体６１を形成し、さらにコアバック部前駆体５４を組み合わせて、最後にその治具６３からステータ前駆体６２を外すとステータ５が完成する。
【００６１】
また、上記何れの連結部５６（図１５に示す治具６３の場合を除く）を構成する連結片５６ａとも、ティース片５５ａから分割されているが、半抜きにしてつながっていてもよい。
【００６２】
また、上記何れのティース部５５に変えて、図１６に示すようにティース部５５の突出端（半径方向内端）の周方向両側にある突起のコアバック部５４側に膨らむ膨出部５５’を設け、この膨出部５５’のスロットオープン側の面に連結部５６が当接するように構成してもよい。この構成では、膨出部５５’がコイル巻設時に各ティース部５５に作用する捻れの方向の力を支持することから、一層ティース部前駆体５８の剛性向上が図れる。
【００６３】
また、上記絶縁部材５３ａ、５３ｂは、成型品に変えてコアバック部５４及びティース部５５の表面に絶縁膜を直接形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記モータ２はブラシレスであって３相分布巻きされた１２個のティース部５４を有するステータ５であるがこれに限るものではない。
【００６５】
また、上記モータ２は、駆動装置として好適な電動パワーステアリング装置に使用される場合を例示したがこれに限定されるものではない。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のステータの製造方法は、コイルの巻設作業が良好となること、コアバック部とティース部との組合作業が良好となることから、低コストで高性能なステータを製造することができる。特にそれまで適用できなかった高性能なモータ用のステータを製造することができる。
【００６７】
本発明のステータは、製造方法の改善により低コストで高性能化が達成される。特にこのステータが用いられるモータの適用範囲が広がる。
【００６８】
本発明のモータは、ステータの製造方法の改善により低コストで高性能化が達成される。特にモータが用いられる駆動装置の適用範囲が広がる。
【００６９】
本発明の駆動装置は、駆動源となるモータの改善により低コストで高性能化が達成される。特にこれまでにない高性能な駆動装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施形態のモータの縦断面図。
【図２】 図１のＸ−Ｙ線で切断したときの横断面図。
【図３】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図４】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図５】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図６】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図７】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する展開側面図。
【図８】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図９】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図１０】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図１１】 図１に示すモータが搭載される駆動装置の実施形態を示す概念図。
【図１２】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第１の変形例を説明する一部側面図。
【図１３】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第２の変形例を説明する一部側面図。
【図１４】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第３の変形例を説明する平面図。
【図１５】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第４の変形例を説明する一部側断面図。
【図１６】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第５の変形例を説明する一部側断面図。
【符号の説明】
２ モータ
５ ステータ
５１ ステータコア
５２ コイル
５３ａ、５３ｂ 絶縁部材
５４ コアバック部（コアバック部前駆体）
５５ ティース部
５６ 連結部
５７ 組合環状片
５８ ティース部前駆体
６１ コイル巻設体
６２ ステータ前駆体
６３ 治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置のような駆動装置に好適なモータを構成するステータに関する。また、このステータの製造方法に関する。さらにそのステータを備えたモータ及びこのモータを備えた駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置のような駆動装置には、その駆動源としてモータが使用される電動式のものがある。そのモータは、例えば、円筒状のフレームに固定されたステータと、その半径方向内方に駆動用マグネットが対向して出力軸と共に軸受手段によって回転自在に支持されたロータとを有し、ステータに所定の電流が供給されると駆動用マグネットとの間の磁気的作用によりロータが回転する。駆動用マグネットと共に回転する出力軸は、駆動装置の駆動部に連結されることでトルクが伝達され、その駆動装置が作動する。
【０００３】
そのステータは、一般的には、珪素鋼板を打ち抜いたものを積層して各部にコイルが巻設して形成されるもので、環状部とこの環状部の半径方向内方にＴ字状に突出し周方向に所定の間隔をあけて位置する複数の突出部とからなる部材を複数枚、積層してなるステータコアと、その突出部が積層されてなる部位にコイルが絶縁を図りつつ所定のパターンで巻設されてなる。以下、そのステータコアの環状部をコアバック部、突出部をティース部と称す。隣接するティース部間に形成される隙間をスロットオープン、スロットオープンより内部の空間をスロットと称す。
【０００４】
ステータのコイルの巻設方法は、スロットオープンにノズルを用いてコイルを案内してティース部に巻く方法（ノズル巻き方式）や予め環状に巻いたコイルをスロットオープンから挿入してティース部に巻く方法（インサート方式）が一般的に知られている。
【０００５】
ところがこのようなステータでは、各ティース部が半径方向内方に突出するためスロットオープンが狭いため、それら公知の巻設方法では、スロットオープンの形状の制約を受けてコイルの占積率が小さくなったり、コイルがティース部の上下端面からはみ出してしまう等の巻設状態となってしまい、良好な特定のステータ並びにモータを実現できなかった。
【０００６】
そのような欠点を解消するために、ステータコアを分割してコイルを巻設しやすくする構成が知られている。
【０００７】
その中で特許文献１に示すようにステータコアをコアバック部とティース部とを分割してなる構成が知られている。特許文献１のステータの構成及び製造方法では、積層継鉄（コアバック部に相当）と積層固定子磁極歯（ティース部に相当）とを別々に製造し、コイルは複数の積層固定子磁極歯が積層連結環によって結合された積層星形鉄心７０（特許文献１の図７を参照）に巻設してコイル挿入固定子鉄心を形成し、このコイル挿入固定子鉄心を積層継鉄に組み合わせて、最後にその連結環を取り除くことにより、電機子（ステータに相当）が完成する。
【０００８】
特許文献１のようなコアバック部とティース部とが分割されたステータコアでは、ティース部がコアバック部の半径方向外方に突出してスロットオープンが大きく開口することからコイルが巻設しやすくなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３００７５３
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１のような構成は、組立時に使用される複数のティース部を結合する積層連結環を最終的には取り外す必要があるが、その除去作業が困難ことがある。そのためこの分割型のステータの適用範囲は、その取り外し作業に支障がないもの（例えば、ステータコアの鋼板の積層数が少ない比較的に低出力向けのステータ）に限られていた。
【００１０】
本発明の目的は、広範囲に適用することができるステータ及びこのステータの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有し、互いに独立した前記コアバック部と前記ティース部とを組み合わせて完成されるステータの製造方法であって、
前記複数のティース部をそれぞれの突出端部で互いに部分的に連結する連結部を用いて前記複数のティース部を環状に連結した状態で、前記コイルを前記ティース部に巻設してコイル巻設体を形成し、
前記コイル巻設体における各ティース部の基部を前記コアバック部に組み合わせた後、前記連結部を取り外して製造され、
前記ティース部は、突出端部の周方向両側に周方向に突出する突起と、前記突起の前記コアバック側に膨らむ膨出部を有し、
前記連結部を、前記ティース部の突出端部の内周面に当接させると共に、前記突起及び前記膨出部に当接させる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数の環状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各環状体を中心軸方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数の円弧状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各円弧状体を隣接する３個以上のティース部を連結し、少なくとも各円弧状体を周方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のステータの製造方法に関し、
複数個設けられた前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、周方向に所定の間隔をあけて少なくとも隣接する２つのティース部を連結して配置する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のステータの製造方法に関し、複数個設けられた前記連結部を、中心軸方向に所定の間隔をあけて配置する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステータの製造方法に関し、前記連結部は、前記コイルを前記ティース部に巻設するときにこのティース部を保持する治具である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成するティース素片と、前記ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記ティース素片を前記連結片にて組み合わせてティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記ティース組合片を積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する環状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、ステータの製造方法に関し、環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、前記連結片を取り外す工程と、
を含む。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、モータに関し、請求項１乃至９の何れかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを備える。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、駆動装置に関し、請求項１０に記載のモータにより駆動される。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、駆動装置に関し、請求項１１に記載の駆動装置が、電動パワーステアリング装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るモータ及びステータについて、自動車に搭載される電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータを用いて説明する。図１は、そのモータを中心軸方向に沿って切断した断面図である。図２は、図１のＸ−Ｙ線に沿って切断した断面図である。
【００２６】
同モータ２は、図１及び図２に示すように、一端が閉塞された有底円筒状のフレーム３と、フレーム３の他端を閉塞するように設けられた平板状のベース４と、そのフレーム３の内周に嵌合固定されたステータ５と、このステータ５の半径方向内方に回転自在に支持された円柱状のシャフト６と、このシャフト６の中間部分の外周面であってステータ５の内周面に間隙をあけて対向して設けられた円筒状の駆動用マグネット７と、そのシャフト６の一端とフレーム３との間に固定されシャフト６を回転自在に支持する一方の軸受８と、そのシャフト６の他端とベース４との間に固定されシャフト６を回転自在に支持する他方の軸受９と、を備えている。ステータ５に所定の電流が供給されると、駆動用マグネット７との磁気的相互作用により、回転トルクが発生し駆動用マグネット７と共にシャフト６が回転する。シャフト６の他端であるベース４から突出する部分は、当該装置の駆動機構に連結されトルクを伝達する。
【００２７】
そのステータ５は、ステータコア５１とコイル５２と絶縁部材５３ａ、５３ｂを備えている。ステータコア５１は、珪素鋼板を所定の形状に打ち抜いたものを多数枚積層して加締めにより一体化され、図２に示すように環状のコアバック部５４と、このコアバック部５４の内周面から半径方向内方に突出し周方向に所定の間隔をあけて位置する複数（本例では１２個）のティース部５５とを有する。ティース部５５の半径方向の突出端は、周方向両端に鋭角状に突出する突起がある。コイル５２は、各ティース部５５に所定のパターン（本例では３相分布巻き）にて巻設されている。絶縁部材５３ａ、５３ｂは、コイル５２とステータコア５１との絶縁を図ると共にスロットオープンを閉塞してロータ側に塵埃等が流出しないようにしている。ステータコア５１は、後述するようにコアバック部５４とティース部５５とが別部材にて組み合わせて構成された分割型である。
【００２８】
次に、このステータ５の製造方法について説明する。
【００２９】
即ち、コアバック部５４と複数のティース部５５を予め別々に製造して、互いに独立する各ティース部５５は、複数個の円弧状の連結部を隣接するティース部５５の突出端の内周面に部分的に配置して環状に連結して一体化した状態で、コイル５２を各ティース部５５に巻設してコイル巻設体を形成し、このコイル巻設体の各ティース部５５の基部をコアバック部５４に圧入して組み合わせ後、その連結部を取り除いて所望のステータ５が完成する。なお、絶縁部材５３は複数個設けられ、コイル５２を巻設する前後にそれぞれ各ティース部５５にはめ込む。また、コアバック部５４と、複数のティース部５５と、及び連結部５６は、同じ１枚の珪素鋼板から打ち抜かれた各片は同じステータコア５１の同じ積層位置に配置される。
【００３０】
このステータ５は、より詳細には次のような工程を経て製造される。この製造方法を図３乃至１０を参照しながら説明する。図３乃至６、８は、各部材の平面図であり、図７は図６の要部展開図である。
【００３１】
まず、図３に示すように母材である１枚の珪素鋼板から、プレス加工機により、コアバック部５４を構成する環状片５４ａ（コアバック素片に相当）、ティース部５５を構成するティース片５５ａ、連結部を構成する連結片５６ａが１連の打ち抜きにより一括して形成される。各片５４ａ、５５ａ、５６ａは切断されて互いに分割されている。
【００３２】
環状片５４ａは、内周縁にティース片５５ａがはまり込む凹部５４ｂが周方向に所定の間隔をあけて複数個（ここでは１２個）有し、内部に半抜き部５４ａ１が周方向に等間隔に複数個（ここでは４個）形成されている。ティース片５５ａにおいても内部に半抜き部５５ａ１が形成される。連結片５６ａは、隣接するティース片５５ａの隙間毎に互いに所定の間隔（本例では約１０度の角度範囲）をあけて位置することから１連の打ち抜きによって１２個形成されている。連結片５６ａは、円弧状であって、それらティース片５５ａの突出端の突起部にはまり合う凹部を周方向両端に有し、一部がその隙間に入り込んでいる。そのため連結片５６ａの外径は、ティース片５５ａの内径より大きく、連結片５６ａの内径はティース片５５ａの内径より小さい。
【００３３】
一つのステータコア５１において、コアバック部５４とティース部５５の各片の積層数は同一なので、環状片５４ａとティース片５５ａの打ち抜き枚数も同一であるが、連結片５６ａは後述する製造の都合により打ち抜き枚数はそれらより少ない（なお、ここでのティース片５５ａ及び連結片５６ａの打ち抜き枚数とは、１層に１２個あるティース片５５ａ及び連結片５６ａが一括して打ち抜かれるため、その１層分を１枚とカウントしている。）。
【００３４】
次に、環状片５４ａは、図３に示す打ち抜きと同時にそのまま所定部位に載置される（図４参照）。そして新規の母材が順送りされて、同様に環状片５４ａが打ち抜かれてその所定部位に順次、積層される。積層時、載置済みの環状片５４ａに対して中心軸方向（積層方向）に加圧され、互いの半抜き部５４ａ１が噛み合って締結される。このような打ち抜き及び積層作業を繰り返して、本例では環状片５４ａが６９枚積層されたコアバック部前駆体５４（コアバック部に相当）が形成される。
【００３５】
一方、ティース片５５ａは、図３に示す打ち抜きと同時にそのまま所定部位にまず積層開始後の２層分（つまり新規母材の打ち抜きが２回）だけ載置される。積層時、載置済みのティース片５５ａに対して中心軸方向に加圧され、互いの半抜き部５５ａ１が噛み合って締結される（図５参照）。なお、上記では、図３に示す環状片５４ａと、ティース片５５ａと、及び連結片５６ａとが一括して打ち抜かれると説明したが、この２層分及び後述する特定層の打ち抜きでは、連結片５６ａが打ち抜かれない。
【００３６】
３層目からは、図３に示すティース片５５ａに加えて連結片５６ａが、１層分に対してそれぞれ１連の打ち抜きによりそれぞれ１２個が形成される。両部材５５ａ、５６ａは、図３に示す１連の打ち抜き後に連結片５６ａをプッシュバックして１個の連結片５６ａが隣接する２個のティース片５５ａを連結する（つまり、連結片５６ａは母材の削除部分である隣接するティース片５５ａ間の隙間に戻される。）（図６参照）。このようにして環状に並ぶ１２個の連結片５６ａが１２個のティース片５５ａを連結して、ティース片５５ａと連結片５６ａとからなる組合環状片５７が形成される。この組合環状片５７は、積層済みの２層目のティース片５４ａに載置される。この積層時においても加圧され、互いの半抜き部５５ａ１が噛み合って締結される。そして新規の母材が順送りされて、その所定部位に３層目から１７層目までに相当する１５枚の組合環状片５７が積層される。
【００３７】
その後、１８層目から２７層目までは、再び環状片５５ａのみが積層され、２８層目から４２層目まで、及び５３層目から６７層目までは、組合環状片５７が積層され、４３層目から５２層目、及び６８層目から６９層目までは環状片５５ａのみが積層される。
【００３８】
このようにして、本例では、ティース片５５ａを６９枚積層してなるティース部５５が１２個形成され、連結片５６ａを１５枚積層してなる連結部５６が中心軸方向に３箇所かつ、これらが周方向に１２箇所、合計３６箇所に形成され、これらティース部５５と連結部５６により一体化されたティース部前駆体５８が形成される。ティース部前駆体５８の平面視は図６と同様になり、ティース部前駆体５８を中心軸方向に沿って切断して展開したときの内周面の一部を図７に示す。図７より明らかなように、互いに独立した複数個のティース部５５に対して連結部５６が周方向及び中心軸方向に所定の間隔をあけて部分的に配置されて一体化されている。連結部５６は、隣接するティース部５５同士の半径方向の突出端の内周面に当接すると共に、スロットオープンを形成する突起を覆うようにして噛み合っていることから、ティース部５５と連結部５６とが強固に締結されティース部前駆体５８の剛性向上に寄与している（特に、コイル巻設時にティース部前駆体５８に作用する捻れの方向の力に対する剛性に強い）。各ティース部前駆体５８における１乃至２層目と６８乃至６９層目には、連結片５６ａが無い空隙が形成されるが、これは後述する連結部５６の取り外し時に使用する治具のガイドとなる。なお、ティース片５５ａのみが積層される部位が第１ティース素片に相当し、組合環状片５７が第２ティース組合片に相当する。
【００３９】
次に、ティース部前駆体５８に、各ティース部５５の両側面及び上下端面を覆う合成樹脂製の絶縁部材５３ｂがはめ込まれる（図８参照）。
【００４０】
次に、絶縁部材５３ｂを備えたティース部前駆体５８は、巻線機により各ティース部５５にコイル５３が所定のパターンで巻設され、図９に示すようなコイル巻設体６１が形成される。コイル５３と各ティース部５５とは、絶縁部材５３ｂによって絶縁されている。各ティース部５５の半径方向外端（ティース部の基部に相当）の周方向両側に突起があるため巻設後のコイル５３が外れない。なお、図９は、説明のために平面視したときに見える上側のコイル５２及び絶縁部材５３ｂの一部を省略している。
【００４１】
次に、上記のようにして互いに独立したコアバック部前駆体５４（図４参照）とコイル巻設体６１（図９参照）とを、コアバック部前駆体５４の各凹部５４ｂにコイル巻設体６１における各ティース部５５の外端の各凸部５５ｂとを合わせて両者を圧入して締結することにより、図１０に示すステータ前駆体６２が形成される。その後、合成樹脂性の絶縁部材５３ａが各スロットのコアバック部５４とコイル５２との間に挿入される。
【００４２】
最後に、所定の基台に載置されたステータ前駆体６２において、各ティース部５５及びコアバック部５４に対して各連結部５６を中心軸方向に加圧することにより、各連結部５６が取り外され図１、２に示すステータ５が完成する。連結部５６は各ティース部に５５に強固に噛み合っているが、中心軸方向に対しては比較的に容易に外すことができる。なお、図１０は、説明のために平面視したときに見える上側のコイル５２及び絶縁部材５３ａ、５３ｂの一部を省略している。
【００４３】
以上の製造方法には、次のような特徴がある。
【００４４】
（１）連結部５６がティース部５５に対して部分的に配置されているため、全てまたはほぼ全てに配置される場合に比べてティース部５５から削除しやすい。そのため、少ない加圧力により連結部５６を削除することができ作業性がよい。また全てまたはほぼ全てに連結部をティース部に配置する場合は、ステータコアの積層数が増加すればするほど、除去しにくくなりステータコアが変形する等の問題があり、ステータコアの積層数に限界があったが、部分的に配置することにより当該分割型ステータでは限界であった積層数の上限を引き上げることができる。よって、当該分割型ステータ５にてモータの高トルク化を図るためにステータコアの積層数を上げたくても、連結部の削除する作業の都合により実現できなかった積層数でも実現することができる。
【００４５】
（２）コアバック部５４、ティース部５５、連結部５６は、図３に示すように同じ母材を１連の打ち抜きで得られる環状片５４ａ、ティース片５５ａ、連結片５６ａにてステータ前駆体６２が形成されるため、それらをはめ合わせる際の公差がほとんどなく極めて高精度にティース部前駆体５８及びステータ前駆体６２を形成でき、分割型のステータコア５１における組合誤差がほとんどなく、その結果、高性能なステータ５を実現することができる。
【００４６】
（３）連結部５６がティース部５５に対して部分的に配置されるため、連結部５６間に空隙が形成され、この空隙を連結部５６の取り外し時に治具のガイドに使用できる。これにより、連結部５６の取り外し作業が容易にできる。
【００４７】
（４）コアバック部５４とティース部５５とを組み合わせてなる分割型のステータでは、各ティース部５５間のスロットの半径方向外方側が大きく開口したティース部前駆体５８に対してコイル５３を巻設するため、ノズル巻き方式やインサート方式等の種々の巻設方法を良好に行える。よって、高性能なステータ５を製造できる。
【００４８】
（５）ティース部前駆体５８には互いに独立したティース部５５を連結する連結部５６を備えているため、複数のティース部５５を一体化した状態でコイル５３の巻設が行え作業性がよい。
【００４９】
（６）連結部５６が各ティース部５５を圧入により連結しているため、ティース部前駆体５８は剛性が高くコイル５３をティース部５５に対して密に巻設することができる。密にコイル５３を巻設すると、それだけコイル５３の占積率が上がり高性能なステータ５となる。
【００５０】
（７）上記のようにコイル５３の一連の巻設作業が良好であるため、ステータ５の製造コストを低減することができる。
【００５１】
また、ステータ５及びモータ２には、製造方法に上記特徴があるため次のような特徴がある。
【００５２】
（１）ステータ５を低コストで高トルク用のモータに対応することができる。
【００５３】
（２）モータ２を低コストで高トルク化を図ることができる。
【００５４】
次に、電動パワーステアリング装置について説明する。図１１は、この装置を示す概念図である。
【００５５】
電動パワーステアリング装置７０は、自動車の車輪の操舵機構に搭載されて操舵力を油圧により軽減するためのもので、例えば図１１に示すようにステアリング７１によって駆動力を、車輪７２を備えた車軸７３に伝える操舵軸７４、車軸７３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダー７５に油圧を発生させるオイルポンプ７６と、オイルポンプ７６のオイルを制御するコントロールバルブ７７を備えていて、オイルポンプ７６の駆動源として上記モータ２が搭載されている。
【００５６】
同装置の操舵性を向上させる手段の一つに油圧力を上げることがあるが、上記モータ２を使用することにより高トルクを得ることができ、油圧力を上げることができることから、操舵性が良好である高性能な電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００５７】
また、電動パワーステアリング装置には、油圧ではなくモータの出力軸を直接、操舵軸や車軸に駆動力を伝達する機構とするものもあり、このようなものにも上記モータ２を適用することができ、同様に高性能化が図れる。
【００５８】
次に、上記実施形態に対する変形例について説明する。
【００５９】
上記連結部５６は、図７に示すように周方向及び中心軸方向に所定の間隔をあけてティース部５５に配置されているが、図１２に示すように周方向のみ所定の間隔をあけて配置してもよい。図１２の構成は、図６のティース部前駆体５８において中心軸方向の剛性が不足する場合に有効である。また、連結部５６を図１３に示すように中心軸方向のみに間隔をあけて配置してもよい。図１３の構成は、図６のティース部前駆体５８において周方向の剛性が不足する場合に有効である。また、図７、９に示す連結部５６は、１箇所のスロットオープンに１個配置されている（２個のティース部５５が連結されている）が、図１４に示すように複数のスロットオープンにわたって配置してもよい（４個のティース部５５が連結されている）。また、図示しないが連結部５６は、半径方向の肉厚を大きくして略扇状としてもよい。また、図７に示す連結部５６において、中心軸方向に並ぶ３個の連結部５６は同じ線上ではなく互いに周方向にずれていてもよいし、周方向に並ぶ１２個の連結部５６は同じ面上ではなく互いに中心軸方向にずれていてもよい。何れの連結部５６とも、ティース部前駆体５８の剛性と、コイル５２の巻設作業性と、及び除去作業性等を考慮して、連結部５６の積層数や間隔のあけ方を設定するとよい。
【００６０】
また、上記何れの連結部５６とも、コアバック部５４及びティース部５５と同じ母材であってステータコア５１としては使用されない部分を使用されているが、コイルの巻設時にティース部前駆体５８を搭載する巻線機の治具を連結部としてもよい。即ち、図１５に示すように、その治具６３は、図１２の連結部５６に類似した形状であって、基部６３ａの円周上に中心軸方向に突出する突出部６３ｂが周方向に所定の間隔をあけて複数個設けられたもので、各ティース素片５５ａを、各突出部６３ｂに合わせて積層してティース部前駆体５８を構成する。そしてそのままコイルの巻設作業を行ってコイル巻設体６１を形成し、さらにコアバック部前駆体５４を組み合わせて、最後にその治具６３からステータ前駆体６２を外すとステータ５が完成する。
【００６１】
また、上記何れの連結部５６（図１５に示す治具６３の場合を除く）を構成する連結片５６ａとも、ティース片５５ａから分割されているが、半抜きにしてつながっていてもよい。
【００６２】
また、上記何れのティース部５５に変えて、図１６に示すようにティース部５５の突出端（半径方向内端）の周方向両側にある突起のコアバック部５４側に膨らむ膨出部５５’を設け、この膨出部５５’のスロットオープン側の面に連結部５６が当接するように構成してもよい。この構成では、膨出部５５’がコイル巻設時に各ティース部５５に作用する捻れの方向の力を支持することから、一層ティース部前駆体５８の剛性向上が図れる。
【００６３】
また、上記絶縁部材５３ａ、５３ｂは、成型品に変えてコアバック部５４及びティース部５５の表面に絶縁膜を直接形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記モータ２はブラシレスであって３相分布巻きされた１２個のティース部５４を有するステータ５であるがこれに限るものではない。
【００６５】
また、上記モータ２は、駆動装置として好適な電動パワーステアリング装置に使用される場合を例示したがこれに限定されるものではない。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のステータの製造方法は、コイルの巻設作業が良好となること、コアバック部とティース部との組合作業が良好となることから、低コストで高性能なステータを製造することができる。特にそれまで適用できなかった高性能なモータ用のステータを製造することができる。
【００６７】
本発明のステータは、製造方法の改善により低コストで高性能化が達成される。特にこのステータが用いられるモータの適用範囲が広がる。
【００６８】
本発明のモータは、ステータの製造方法の改善により低コストで高性能化が達成される。特にモータが用いられる駆動装置の適用範囲が広がる。
【００６９】
本発明の駆動装置は、駆動源となるモータの改善により低コストで高性能化が達成される。特にこれまでにない高性能な駆動装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施形態のモータの縦断面図。
【図２】 図１のＸ−Ｙ線で切断したときの横断面図。
【図３】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図４】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図５】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図６】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図７】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する展開側面図。
【図８】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図９】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図１０】 図１に示すモータのステータを製造する製造方法の一部を説明する平面図。
【図１１】 図１に示すモータが搭載される駆動装置の実施形態を示す概念図。
【図１２】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第１の変形例を説明する一部側面図。
【図１３】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第２の変形例を説明する一部側面図。
【図１４】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第３の変形例を説明する平面図。
【図１５】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第４の変形例を説明する一部側断面図。
【図１６】 図１に示すモータを構成するステータを製造する製造方法の第５の変形例を説明する一部側断面図。
【符号の説明】
２ モータ
５ ステータ
５１ ステータコア
５２ コイル
５３ａ、５３ｂ 絶縁部材
５４ コアバック部（コアバック部前駆体）
５５ ティース部
５６ 連結部
５７ 組合環状片
５８ ティース部前駆体
６１ コイル巻設体
６２ ステータ前駆体
６３ 治具
Claims (12)
- 環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有し、互いに独立した前記コアバック部と前記ティース部とを組み合わせて完成されるステータの製造方法であって、
前記複数のティース部をそれぞれの突出端部で互いに部分的に連結する連結部を用いて前記複数のティース部を環状に連結した状態で、前記コイルを前記ティース部に巻設してコイル巻設体を形成し、
前記コイル巻設体における各ティース部の基部を前記コアバック部に組み合わせた後、前記連結部を取り外して製造され、
前記ティース部は、突出端部の周方向両側に周方向に突出する突起と、前記突起の前記コアバック側に膨らむ膨出部を有し、
前記連結部を、前記ティース部の突出端部の内周面に当接させると共に、前記突起及び前記膨出部に当接させることを特徴とするステータの製造方法。 - 複数の環状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各環状体を中心軸方向に所定の間隔をあけて配置することを特徴とする請求項１に記載のステータの製造方法。
- 複数の円弧状体である前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、各円弧状体を隣接する３個以上のティース部を連結し、少なくとも各円弧状体を周方向に所定の間隔をあけて配置することを特徴とする請求項１に記載のステータの製造方法。
- 複数個設けられた前記連結部を、前記ティース部を構成するティース素片を母材から打ち抜いた時に同時に打ち抜いて形成し、周方向に所定の間隔をあけて少なくとも隣接する２つのティース部を連結して配置することを特徴とする請求項１に記載のステータの製造方法。
- 複数個設けられた前記連結部を、中心軸方向に所定の間隔をあけて配置することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のステータの製造方法。
- 前記連結部は、前記コイルを前記ティース部に巻設するときにこのティース部を保持する治具であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステータの製造方法。
- 環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成するティース素片と、前記ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記ティース素片を前記連結片にて組み合わせてティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記ティース組合片を積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含むことを特徴とするステータの製造方法。 - 環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する環状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、
前記連結片を取り外す工程と、
を含むことを特徴とするステータの製造方法。 - 環状のコアバック部と、
前記コアバック部より半径方向内方に突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻設されるコイルと、
を有するステータの製造方法であって、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記コアバック部を構成するコアバック素片を形成する工程と、
母材である鋼板を打ち抜いて、前記ティース部を構成する第１ティース素片を形成する工程と、
前記ティース部を構成する第２ティース素片と、前記第２ティース素片を連結する円弧状の連結片とを、母材である鋼板を打ち抜いてそれぞれ同時に形成し、その後、前記第２ティース素片を前記連結片にて組み合わせて第２ティース組合片を形成する工程と、
前記コアバック素片を積層してコアバック部前駆体を形成する工程と、
前記第１ティース素片と前記第２ティース組合片とを積層してティース部前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体にコイルを巻設して、コイル巻設体を形成する工程と、
前記コイル巻設体と前記コアバック部前駆体とを組み合わせてステータ前駆体を形成する工程と、
前記ティース部前駆体における、中心軸方向両端のうち少なくとも一端から複数層の前記ティース組合片に形成された前記連結片が無い空隙を、前記コイル巻設体から前記連結片を取り外すための治具のガイドとし、前記連結片を取り外す工程と、
を含むことを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項１乃至９の何れかに記載のステータの製造方法により製造されたステータを備えたことを特徴とするモータ。
- 請求項１０に記載のモータにより駆動されることを特徴とする駆動装置。
- 請求項１１に記載の駆動装置が、電動パワーステアリング装置であることを特徴とする駆動装置。
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