WO2019064376A1 - 回転電機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotating electrical machine in which a stator is disposed outside a rotor in a radial direction.
- a stator that has a rotor, a stator provided outside the rotor in the radial direction of the rotor, and a tubular portion provided outside the stator in the radial direction of the rotor.
- An electric rotating machine provided with a motor frame is known.
- the rotary electric machine further includes an intermediate member provided on the outer peripheral surface of the stator and press-fit into the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the motor frame. By pressing the intermediate member into the inner circumferential surface of the cylindrical portion of the motor frame, the tightening force in the radial direction with respect to the stator core is improved. Thereby, at the time of the drive of a rotary electric machine, the vibration generate
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine capable of suppressing vibration generated at the time of driving and achieving downsizing. It is.
- the rotary electric machine comprises a rotor, a stator having a stator core provided outside the rotor in the radial direction of the rotor, and a cylinder provided outside the stator core in the radial direction.
- a rotating electric machine having a motor frame to which the stator is fixed and provided on the outer peripheral surface of the stator core in the radial direction and press-fit onto the inner peripheral surface of the cylindrical portion in the radial direction
- the intermediate member further includes an intermediate member having a rigidity per unit length greater than a rigidity per unit length of the tubular portion.
- the intermediate member in a state of being press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion is provided on the outer peripheral surface of the stator in the radial direction.
- the clamping force in the radial direction on the stator core is improved.
- the rigidity per unit length of the intermediate member is higher than the rigidity per unit length of the cylindrical portion.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a motor device for an electric power steering according to Embodiment 1 of the present invention.
- a motor device for electric power steering will be described as an example of a rotating electric machine.
- the motor apparatus for electric power steering is roughly divided into a motor part and an electronic control unit (not shown) for controlling the motor part.
- the motor portion assists the steering force of the steering portion of the vehicle.
- the electronic control unit is hereinafter referred to as an ECU (Electronic Control Unit). In FIG. 1, illustration of the ECU is omitted.
- the motor portion includes a rotor 1 and a stator 2 provided outside the rotor 1 in the radial direction of the rotor 1.
- the motor portion also includes a motor frame 3 provided outside the stator 2 in the radial direction of the rotor 1 and an intermediate member 4 provided between the stator 2 and the motor frame 3. .
- the radial direction is the radial direction of the rotor 1.
- the rotor 1 has a shaft 11 serving as a rotation center, a rotor core 12 fixed to the outer peripheral surface of the shaft 11 in the radial direction, and a plurality of magnets 13 joined to the rotor core 12 .
- the stator 2 includes a stator core 21, an insulator 22 provided on the stator core 21, and a plurality of coils 23 supported by the stator core 21 via the insulator 22.
- the stator core 21 is provided outside the rotor 1 in the radial direction.
- the stator core 21 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates.
- the stator 2 also includes a terminal 24 to which current is supplied from the ECU, and a holder 25 fixed to the motor frame 3 and to which the terminal 24 is fixed.
- the terminals 24 are electrically connected to the respective coils 23.
- the motor frame 3 protects the stator 2.
- the motor frame 3 includes a cylindrical portion 31 provided radially outward of the stator core 21 in the radial direction, and a bottom plate 32 provided at one end of the cylindrical portion 31 in the axial direction of the rotor 1. .
- the cylindrical portion 31 and the bottom plate portion 32 are integrally formed with each other.
- the motor frame 3 is made of an aluminum-based material.
- the axial direction is the axial direction of the rotor 1.
- the intermediate member 4 has an annular shape and is formed in an axially extending cylindrical shape.
- the intermediate member 4 is provided on the outer peripheral surface of the stator core 21 in the radial direction. Further, the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 in the radial direction. That is, the intermediate member 4 is provided on the outer peripheral surface of the stator core 21 in a state of being press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31.
- the stator core 21 is press-fitted to the inner peripheral surface of the intermediate member 4 in the radial direction.
- the dimensions of the intermediate member 4 in the axial direction and the dimensions of the stator core 21 in the axial direction coincide with one another.
- the intermediate member 4 is provided over the entire area in the axial direction with respect to the outer peripheral surface of the stator core 21 in the radial direction.
- the intermediate member 4 As a method of arranging the intermediate member 4 between the stator core 21 and the cylindrical portion 31, the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 in the radial direction, and then the intermediate member 4 in the radial direction There is a method of press-fitting the stator core 21 on the inner peripheral surface of Further, as a method of arranging the intermediate member 4 between the stator core 21 and the cylindrical portion 31, the stator core 21 is press-fit to the inner peripheral surface of the intermediate member 4 in the radial direction, and thereafter, in the radial direction. There is a method of press-fitting the intermediate member 4 on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31.
- the motor portion further includes a bearing 5 provided in the bottom plate portion 32, a bearing holder 6 provided in the cylindrical portion 31, and a bearing 7 provided in the bearing holder 6.
- the rotor core 12 and the stator core 21 are disposed between the bottom plate portion 32 and the bearing holder 6 in the axial direction.
- the bearing 5 and the bearing 7 rotatably support the shaft 11.
- the shaft 11 is provided with a rotation angle sensor (not shown).
- the rotation angle sensor detects the rotation angle of the shaft 11.
- a resolver As the rotation angle sensor, a resolver, a Hall IC (Integrated Circuit), an MR (Magneto Resistive) sensor or the like is used.
- the motor portion further includes a boss 8 provided at the tip of the shaft 11. A vehicle side portion is combined with the boss 8.
- the stator core 21 is usually formed in an annular shape. Therefore, when current is supplied to the coil 23, in principle, an electromagnetic excitation force that deforms the annular shape into an elliptical shape is generated in the stator core 21. Therefore, in the motor apparatus for electric power steering, it is an object to reduce the vibration generated in the stator core 21 and the noise generated by the vibration.
- the stator core 21 is press-fit into the inner peripheral surface of the intermediate member 4.
- the stator core 21 is radially tightened by the intermediate member 4 from the outside to the inside. Therefore, the deformation of the stator core 21 due to the electromagnetic excitation force is suppressed. As a result, the vibration generated in the motor apparatus for electric power steering and the noise generated by the vibration are reduced.
- the linear expansion coefficient of the intermediate member 4 and the linear expansion coefficient of the stator core 21 are the same as each other. Thereby, when the motor device for electric power steering is driven and a temperature change occurs in the motor device for electric power steering, a change in interference between the intermediate member 4 and the stator core 21 Is suppressed. As a result, the clamping force of the stator core 21 by the intermediate member 4 is maintained. Therefore, suppression of deformation of the stator core 21 is maintained. As a result, when the motor device for electric power steering is driven and the temperature change occurs in the motor device for electric power steering, the vibration generated in the motor device for electric power steering and the vibration are generated by the vibration. Noise reduction is maintained.
- the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3. Thereby, the tightening force directed from the outer side to the inner side in the radial direction with respect to the stator core 21 becomes stronger.
- the plate thickness of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3 As a method of increasing the tightening force from the outer side to the inner side in the radial direction with respect to the stator core 21, it is conceivable to increase the plate thickness of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3. By increasing the plate thickness of the cylindrical portion 31, the rigidity of the cylindrical portion 31 is enhanced. However, by increasing the plate thickness of the cylindrical portion 31, there is a problem that the dimension in the radial direction of the motor device for electric power steering becomes large.
- the motor device for electric power steering is an on-vehicle device. Therefore, the motor device for electric power steering has limitations on mountability. That is, miniaturization of the motor device for electric power steering is emphasized. As a result, an increase in the radial dimension of the motor unit for an electric power steering is a great disadvantage.
- the rigidity of the structure disposed outside the stator core 21 in the radial direction is considered in a simplified manner, the rigidity of the structure is obtained as E ⁇ I.
- E is a Young's modulus
- I is a second moment of area.
- the intermediate member 4 and the cylindrical portion 31 are provided outside the stator core 21 in the radial direction.
- the value of the rigidity of the structure disposed outside the stator core 21 in the radial direction is the sum of the rigidity of the intermediate member 4 and the rigidity of the cylindrical portion 31. If the Young's modulus E of either the intermediate member 4 or the cylindrical portion 31 is increased, it is possible to reduce the moment of inertia of area of the intermediate member 4 or the cylindrical portion 31 by that amount.
- the rigidity per unit length of the intermediate member 4 is higher than the rigidity per unit length of the cylindrical portion 31.
- the cross-sectional secondary moment of the cylinder part 31 can be made small.
- the plate thickness of the cylindrical portion 31 can be reduced. Therefore, the motor device for electric power steering can be miniaturized.
- the material having high rigidity per unit length include iron-based materials and SUS materials.
- stator core 21 is a divided core divided into a plurality of parts in the circumferential direction, compared to the case where stator core 21 is an integral core not divided into a plurality of parts in the circumferential direction.
- the rigidity of the stator core 21 itself is reduced.
- the intermediate member 4 clamps the stator core 21 radially from the outside to the inside. Thereby, the rigidity of the stator 2 is enhanced. As a result, the vibration generated in the motor apparatus for electric power steering and the noise generated by the vibration are reduced.
- the stator core 21 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. Therefore, in the case where the stator core 21 is press-fit into the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3 and there is a step on the outer peripheral surface of the stator core 21, the motor frame 3 Damage may occur. In particular, when the hardness of the stator core 21 is higher than the hardness of the motor frame 3, the possibility of damage to the motor frame 3 becomes high. Therefore, conventionally, when the stator core 21 is press-fit into the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3, shrink fitting has been used. However, this shrink fit increases equipment costs. As a result, there is a problem that the manufacturing cost of the motor device for electric power steering increases.
- the intermediate member 4 is provided between the stator core 21 and the cylindrical portion 31 of the motor frame 3.
- an aluminum-based material having a hardness lower than that of the electromagnetic steel plate used for the stator core 21 is used.
- weight reduction of the whole motor device for electric power steering can be achieved.
- the outer peripheral surface of the stator 2 in the radial direction is pressed into the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31.
- An intermediate member 4 is provided.
- the tightening force in the radial direction on the stator core 21 is improved.
- the rigidity per unit length of the intermediate member 4 is higher than the rigidity per unit length of the cylindrical portion 31.
- the linear expansion coefficient of the intermediate member 4 is the same as the linear expansion coefficient of the stator core 21. As a result, even when a temperature change occurs in the electric power steering motor device, the suppression of the deformation of the stator core 21 can be maintained.
- the motor frame 3 is made of an aluminum-based material. Thereby, weight reduction of the whole motor apparatus for electric power steering can be achieved.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a motor device for an electric power steering according to Embodiment 2 of the present invention.
- the stator core 21 has twelve teeth 211. Twelve teeth 211 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the rotor 1 has ten magnets 13. The ten magnets 13 are magnetized such that N and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. In this motor apparatus for electric power steering, the number of poles is 10 and the number of slots is 12.
- a coil 23 is provided for each of the twelve teeth 211.
- the twelve coils 23 are arranged such that a pair of coils 23 offset from each other by 180 degrees in mechanical angle have the same phase.
- the twelve coils 23 are arranged such that the pair of coils 23 at mutually opposing positions have the same phase.
- the number of slots is 12, a pair of coils 23 which are mutually separated in the circumferential direction by six slots are in the same phase.
- the number of poles is 10 and the number of slots is 12. This increases the winding coefficient for the fundamental wave and reduces the winding coefficient for the harmonics. Therefore, it is possible to reduce the torque ripple generated while generating a large torque with a small amount of magnet. As a result, it is possible to inexpensively supply a high-performance electric power steering motor device.
- the shape of the stator core 21 is in principle from annular to elliptical An electromagnetic force is generated which deforms into a shape. Therefore, the stator core 21 is easily deformed into an elliptical shape, and the deformation amount of the stator core 21 is easily increased.
- the sum of the rigidity value of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3 and the rigidity value of the intermediate member 4 tightens the stator core 21 from the outside to the inside in the radial direction. It becomes the rigidity value of the member.
- the rigidity of the stator core 21 is enhanced as compared with the case where the stator core 21 is tightened from the outer side to the inner side in the radial direction only with the motor frame 3.
- deformation of the stator core 21 into an elliptical shape is suppressed.
- the number of slots of the stator 2 is 12, and the number of poles of the rotor 1 is 10.
- FIG. 3 is a side view showing a stator core, an intermediate member and a motor frame of a motor device for an electric power steering according to Embodiment 3 of the present invention.
- the motor frame 3 is shown in cross section.
- the length of the stator core 21 in the axial direction is L 1, when the length of the intermediate member 4 in the axial direction is L 2, mutual relationship of L 1 and L 2, L 1/2 ⁇ L 2 ⁇ L 1 is satisfied.
- the main factor for suppressing the vibration of the stator core 21 is to tighten the stator core 21 radially outward from the outer side. Therefore, it is possible to shorten the dimension of the intermediate member 4 in the axial direction.
- the effect of suppressing the vibration of the stator core 21 has been confirmed experimentally. Therefore, the amount of use of the intermediate member 4 can be reduced. As a result, weight reduction of the motor device for electric power steering can be achieved.
- the other configuration is the same as that of the first embodiment or the second embodiment.
- the length of the stator core 21 in the axial direction is L 1
- the length of the intermediate member 4 in the axial direction is of the when the L 2, satisfying the L 1/2 ⁇ L 2 ⁇ L 1.
- FIG. 4 is a sectional view showing a motor apparatus for an electric power steering according to Embodiment 4 of the present invention
- FIG. 5 is a perspective view showing an intermediate member of FIG.
- the intermediate member 4 is C-shaped and formed in an axially extending shape.
- the intermediate member 4 is formed in a C-shape which is a shape in which the notch 41 is formed in an annular shape.
- the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31 of the motor frame 3.
- the stator core 21 is press-fitted to the inner peripheral surface of the intermediate member 4. Even when the intermediate member 4 is formed in a C-shape instead of a ring shape, the stator core 21 is radially tightened from the outside toward the inside. Thereby, the deformation of the stator core 21 due to the electromagnetic excitation force is suppressed. As a result, the vibration generated in the motor apparatus for electric power steering and the noise generated by the vibration are reduced.
- the intermediate member 4 is formed in a C-shape.
- a load can be applied to the intermediate member 4 in the direction in which the dimension of the intermediate member 4 in the radial direction is reduced. Therefore, it is possible to reduce the pressure input, which is a force required when the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31. As a result, the assembly of the motor device for electric power steering can be facilitated.
- a plurality of recesses 212 arranged in the circumferential direction are formed on the outer peripheral surface of the stator core 21, a plurality of recesses 212 arranged in the circumferential direction are formed.
- the recess 212 is disposed adjacent to the teeth 211 in the radial direction.
- the notches 41 of the intermediate member 4 are arranged adjacent to the recess 212 in the radial direction.
- the intermediate member 4 is formed in a C-shape. Therefore, the assembly of the motor apparatus for electric power steering can be made easy.
- the notch 41 of the intermediate member 4 is disposed adjacent to the recess 212 in the radial direction.
- Embodiment 5 6 is a sectional view showing a motor apparatus for an electric power steering according to Embodiment 5 of the present invention
- FIG. 7 is a perspective view showing an intermediate member of FIG.
- the stator core 21 is divided into a plurality of pieces in the circumferential direction. In this example, the stator core 21 is divided into three.
- the intermediate member 4 has a plurality of tile-shaped members 42 arranged in the circumferential direction.
- the number of tile-shaped shaped members 42 is the same as the number of divisions of the stator core 21. Therefore, in this example, the number of tile-shaped shaped members 42 is three.
- the weight of the intermediate member 4 can be reduced by forming the intermediate member 4 from the plurality of tile-shaped members 42. Thereby, weight reduction of the motor apparatus for electric power steering can be achieved.
- stator core 21 is tightened from the outer side to the inner side in the radial direction. Thereby, the deformation of the stator core 21 is suppressed.
- each tile-shaped member 42 in the circumferential direction is arranged adjacent to the recess 212 in the radial direction.
- each tile-shaped member 42 in the circumferential direction is adjacent to the recess 212 in the radial direction It is arranged to fit.
- the intermediate member 4 is press-fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 31, damage to each of the cylindrical portion 31 and the stator core 21 can be suppressed.
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Abstract
駆動時に発生する振動を抑制することができるとともに、小型化を図ることができる回転電機を得る。この回転電機は、回転子1と、回転子1の径方向について回転子よりも外側に設けられた固定子コア21を有する固定子2と、径方向について固定子コア21よりも外側に設けられた筒部31を有し、固定子2が固定されたモータフレーム3と、径方向についての固定子コア21の外周面に設けられ、径方向についての筒部31の内周面に圧入された状態の中間部材4とを備え、中間部材4の単位長さ当たりの剛性は、筒部31の単位長さ当たりの剛性よりも高い。
Description
この発明は、径方向について固定子が回転子よりも外側に配置された回転電機に関する。
従来、回転子と、回転子の径方向について回転子よりも外側に設けられた固定子と、回転子の径方向について固定子よりも外側に設けられる筒部を有し、固定子が固定されたモータフレームとを備えた回転電機が知られている。この回転電機は、固定子の外周面に設けられモータフレームの筒部の内周面に圧入される中間部材をさらに備えている。中間部材がモータフレームの筒部の内周面に圧入されることによって、固定子コアに対する径方向についての締付力が向上する。これにより、回転電機の駆動時に、回転電機に発生する振動を抑制することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、固定子の外周面とモータフレームの筒部の内周面との間に中間部材が設けられることによって、電動パワーステアリング用モータ装置が大型化してしまうという課題があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動時に発生する振動を抑制することができるとともに、小型化を図ることができる回転電機を提供するものである。
この発明に係る回転電機は、回転子と、回転子の径方向について回転子よりも外側に設けられた固定子コアを有する固定子と、径方向について固定子コアよりも外側に設けられた筒部を有し、固定子が固定されたモータフレームとを備えた回転電機であって、径方向についての固定子コアの外周面に設けられ、径方向についての筒部の内周面に圧入された状態の中間部材をさらに備え、中間部材の単位長さ当たりの剛性は、筒部の単位長さ当たりの剛性よりも高い。
この発明に係る回転電機によれば、径方向についての固定子の外周面には、筒部の内周面に圧入された状態の中間部材が設けられている。これにより、固定子コアに対する径方向についての締付力が向上する。その結果、回転電機の駆動時に回転電機に発生される振動を抑制することができる。また、この回転電機によれば、中間部材の単位長さ当たりの剛性は、筒部の単位長さ当たりの剛性よりも高い。これにより、モータフレームの筒部の板厚を小さくすることができる。その結果、回転電機の小型化を図ることができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す縦断面図である。回転電機として、電動パワーステアリング用モータ装置を例に説明する。電動パワーステアリング用モータ装置は、大きく分けると、モータ部分と、このモータ部分を制御するための図示しない電子制御ユニットとを備えている。モータ部分は、車両のステアリング部分の操舵力をアシストする。電子制御ユニットは、以下、ECU(Electronic Control Unit)と記載する。図1では、ECUについての図示を省略している。
図1は、この発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す縦断面図である。回転電機として、電動パワーステアリング用モータ装置を例に説明する。電動パワーステアリング用モータ装置は、大きく分けると、モータ部分と、このモータ部分を制御するための図示しない電子制御ユニットとを備えている。モータ部分は、車両のステアリング部分の操舵力をアシストする。電子制御ユニットは、以下、ECU(Electronic Control Unit)と記載する。図1では、ECUについての図示を省略している。
モータ部分は、回転子1と、回転子1の径方向について回転子1よりも外側に設けられた固定子2とを備えている。また、モータ部分は、回転子1の径方向について固定子2よりも外側に設けられたモータフレーム3と、固定子2とモータフレーム3との間に設けられた中間部材4とを備えている。この例では、径方向とは、回転子1についての径方向とする。
回転子1は、回転中心となるシャフト11と、径方向についてのシャフト11の外周面に固定された回転子コア12と、回転子コア12に接合された複数の磁石13とを有している。
固定子2は、固定子コア21と、固定子コア21に設けられたインシュレータ22と、インシュレータ22を介して固定子コア21に支持された複数のコイル23とを備えている。固定子コア21は、径方向について回転子1よりも外側に設けられている。固定子コア21は、複数の電磁鋼板が積層されることによって形成されている。
また、固定子2は、ECUから電流が供給されるターミナル24と、モータフレーム3に対して固定され、ターミナル24が固定されたホルダ25とを備えている。ターミナル24は、それぞれのコイル23に電気的に接続されている。
モータフレーム3は、固定子2を保護する。モータフレーム3は、径方向について固定子コア21よりも外側に設けられた筒部31と、回転子1の軸方向についての筒部31の一端部に設けられた底板部32とを備えている。筒部31および底板部32は、互いに一体に形成されている。モータフレーム3は、アルミニウム系材料から構成されている。この例では、軸方向とは、回転子1についての軸方向とする。
中間部材4は、円環形状であって軸方向に延びた円筒形状に形成されている。中間部材4は、径方向についての固定子コア21の外周面に設けられている。また、中間部材4は、径方向についての筒部31の内周面に圧入されている。つまり、中間部材4は、筒部31の内周面に圧入された状態で固定子コア21の外周面に設けられている。固定子コア21は、径方向についての中間部材4の内周面に圧入されている。
軸方向についての中間部材4の寸法および軸方向についての固定子コア21の寸法は、互いに一致している。中間部材4は、径方向についての固定子コア21の外周面に対して軸方向の全領域に渡って設けられている。
固定子コア21と筒部31との間に中間部材4を配置する方法としては、径方向についての筒部31の内周面に中間部材4を圧入し、その後、径方向についての中間部材4の内周面に固定子コア21を圧入する方法が挙げられる。また、固定子コア21と筒部31との間に中間部材4を配置する方法としては、径方向についての中間部材4の内周面に固定子コア21を圧入し、その後、径方向についての筒部31の内周面に中間部材4を圧入する方法が挙げられる。
また、モータ部分は、底板部32に設けられたベアリング5と、筒部31に設けられたベアリングホルダ6と、ベアリングホルダ6に設けられたベアリング7とをさらに備えている。回転子コア12および固定子コア21は、軸方向についての底板部32とベアリングホルダ6との間に配置されている。ベアリング5およびベアリング7は、シャフト11を回転可能に支持している。
シャフト11には、図示しない回転角度センサが設けられている。この回転角度センサは、シャフト11の回転角度を検出する。この回転角度センサとしては、レゾルバ、ホールIC(Integrated Circuit)、MR(Magneto Resistive)センサ等が用いられる。
また、モータ部分は、シャフト11の先端部に設けられたボス8をさらに備えている。ボス8には、車両側部分が組み合わされる。
固定子コア21は、通常、円環形状に形成される。そのため、コイル23に電流が供給されることによって、固定子コア21には、原理的に、円環形状を楕円形状に変形させる電磁加振力が発生する。したがって、電動パワーステアリング用モータ装置では、固定子コア21に発生する振動およびこの振動によって発生する騒音を低減させることが課題となる。しかしながら、実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、固定子コア21が中間部材4の内周面に圧入される。これにより、固定子コア21は、中間部材4によって、径方向について外側から内側に向かって締め付けられる。したがって、電磁加振力による固定子コア21の変形が抑制される。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置に発生する振動およびこの振動によって発生する騒音が低減する。
中間部材4の線膨張係数および固定子コア21の線膨張係数は、互いに同じとなっている。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置が駆動している場合であって、電動パワーステアリング用モータ装置に温度変化が発生した場合に、中間部材4と固定子コア21との間の締め代の変化が抑制される。その結果、中間部材4による固定子コア21の締付力が維持される。したがって、固定子コア21の変形の抑制が維持される。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置が駆動している場合であって、電動パワーステアリング用モータ装置に温度変化が発生した場合に、電動パワーステアリング用モータ装置に発生する振動およびこの振動によって発生する騒音の低減が維持される。
中間部材4がモータフレーム3の筒部31の内周面に圧入されている。これにより、固定子コア21に対する径方向についての外側から内側に向かう締付力がより強固となる。
固定子コア21に対する径方向についての外側から内側に向かう締付力を増大させる方法として、モータフレーム3の筒部31の板厚を大きくすることが考えられる。筒部31の板厚を大きくすることによって、筒部31の剛性が高くなる。しかしながら、筒部31の板厚を大きくすることによって、電動パワーステアリング用モータ装置の径方向の寸法が大きくなるという問題がある。電動パワーステアリング用モータ装置は、車載機器である。したがって、電動パワーステアリング用モータ装置には、搭載性についての制約がある。つまり、電動パワーステアリング用モータ装置は、小型化が重視されている。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の径方向の寸法が大きくなることは、大きなデメリットとなる。
径方向について固定子コア21の外側に配置される構造体の剛性を単純化して考えた場合に、その構造体の剛性は、E×Iとして得られる。ここで、Eは、ヤング率であり、Iは、断面2次モーメントである。
実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、径方向について固定子コア21の外側に、中間部材4および筒部31が設けられている。径方向について固定子コア21の外側に配置される構造体の剛性の値は、中間部材4の剛性および筒部31の剛性の合算値となる。中間部材4および筒部31の何れか一方のヤング率Eを高くすると、その分だけ、中間部材4および筒部31の断面2次モーメントを小さくすることができる。
実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、中間部材4の単位長さ当たりの剛性が、筒部31の単位長さ当たりの剛性よりも高くなっている。これにより、筒部31の断面2次モーメントを小さくすることができる。その結果、筒部31の板厚を小さくすることができる。したがって、電動パワーステアリング用モータ装置の小型化を図ることができる。単位長さ当たりの剛性が高い材料としては、鉄系材料、SUS材などが挙げられる。
固定子コア21が、周方向に複数の部分に分割された分割コアである場合には、固定子コア21が、周方向に複数の部分に分割されていない一体コアである場合と比較して、固定子コア21自体の剛性が低くなる。しかしながら、中間部材4は、径方向について外側から内側に向かって固定子コア21を締め付ける。これにより、固定子2の剛性が高められる。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置に発生する振動およびこの振動によって発生する騒音が低減する。
固定子コア21は、複数の電磁鋼板が積層されることによって形成されている。そのため、固定子コア21をモータフレーム3の筒部31の内周面に圧入する場合であって、固定子コア21の外周面に段差がある場合には、モータフレーム3には、削りなどの損傷が発生する可能性がある。特に、モータフレーム3の硬度よりも固定子コア21の硬度の方が高い場合には、モータフレーム3に損傷が発生する可能性が高くなる。そのため、従来、固定子コア21をモータフレーム3の筒部31の内周面に圧入する場合には、焼嵌めが用いられていた。しかしながら、この焼嵌めは、設備費が増大する。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の製造コストが増加するという課題があった。
実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、中間部材4が固定子コア21とモータフレーム3の筒部31との間に設けられている。これにより、モータフレーム3の材質として、固定子コア21に用いられる電磁鋼板に対して硬度の低いアルミニウム系材料が用いられる。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の全体の軽量化を図ることができる。
以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング用モータ装置によれば、径方向についての固定子2の外周面には、筒部31の内周面に圧入された状態の中間部材4が設けられている。これにより、固定子コア21に対する径方向についての締付力が向上する。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の駆動時に電動パワーステアリング用モータ装置に発生される振動およびこの振動によって発生する騒音を抑制することができる。また、この電動パワーステアリング用モータ装置によれば、中間部材4の単位長さ当たりの剛性は、筒部31の単位長さ当たりの剛性よりも高い。これにより、モータフレーム3の筒部31の板厚を小さくしても、全体として適切な剛性を得ることができる。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の小型化を図ることができる。
また、中間部材4の線膨張係数は、固定子コア21の線膨張係数と同じである。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置に温度変化が発生した場合であっても、固定子コア21の変形の抑制を維持することができる。
また、モータフレーム3は、アルミニウム系材料から構成されている。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置の全体の軽量化を図ることができる。
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図である。固定子コア21は、12個のティース211を有している。12個のティース211は、周方向に等間隔に並べて配置されている。回転子1は、10個の磁石13を有している。10個の磁石13は、N極およびS極が周方向に交互に並ぶように着磁されている。この電動パワーステアリング用モータ装置では、極数は、10であり、スロット数は、12である。12個のティース211のそれぞれには、コイル23が設けられている。12個のコイル23は、機械角で180度だけ互いにずれた位置にある一対のコイル23が互いに同じ相となるように、配置されている。言い換えれば、12個のコイル23は、互いに対向した位置にある一対のコイル23が互いに同じ相となるように、配置されている。この例では、スロット数が12であるので、6スロットだけ周方向に互いに離れた一対のコイル23が、互いに同じ相となっている。
図2は、この発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図である。固定子コア21は、12個のティース211を有している。12個のティース211は、周方向に等間隔に並べて配置されている。回転子1は、10個の磁石13を有している。10個の磁石13は、N極およびS極が周方向に交互に並ぶように着磁されている。この電動パワーステアリング用モータ装置では、極数は、10であり、スロット数は、12である。12個のティース211のそれぞれには、コイル23が設けられている。12個のコイル23は、機械角で180度だけ互いにずれた位置にある一対のコイル23が互いに同じ相となるように、配置されている。言い換えれば、12個のコイル23は、互いに対向した位置にある一対のコイル23が互いに同じ相となるように、配置されている。この例では、スロット数が12であるので、6スロットだけ周方向に互いに離れた一対のコイル23が、互いに同じ相となっている。
実施の形態2に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、極数が10、スロット数が12である。これにより、基本波に対する巻線係数が大きくなり、かつ高調波に対する巻線係数が小さくなる。したがって、少ない磁石量で大きなトルクを発生させつつ、発生するトルクリップルを少なくすることができる。その結果、高性能の電動パワーステアリング用モータ装置を安価に供給することができる。ただし、極数が10、スロット数が12である組み合わせ、および前述したようなコイル23の配置を有する電動パワーステアリング用モータ装置では、原理的に、固定子コア21の形状を円環形状から楕円形状に変形させる電磁力が発生する。したがって、固定子コア21が楕円形状に変形しやすく、固定子コア21の変形量が大きくなりやすい。
実施の形態2に係る電動パワーステアリング用モータ装置では、モータフレーム3の筒部31の剛性値と中間部材4の剛性値との合算値が、固定子コア21を径方向について外側から内側に締め付ける部材の剛性値となる。これにより、モータフレーム3のみで固定子コア21を径方向について外側から内側に締め付ける場合と比較して、固定子コア21の剛性が高くなる。その結果、固定子コア21が楕円形状に変形することが抑制される。したがって、極数が10、スロット数が12の場合の電動パワーステアリング用モータ装置のメリットを生かしつつ、デメリットとなる電動パワーステアリング用モータ装置の振動を抑制することができる。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
以上説明したように、この発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング用モータ装置によれば、固定子2のスロット数が12、回転子1の極数が10である。これにより、高性能の電動パワーステアリング用モータ装置を安価に供給するとともに、電動パワーステアリング用モータ装置の振動を抑制することができる。
実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング用モータ装置の固定子コア、中間部材およびモータフレームを示す側面図である。図3では、モータフレーム3については、断面を示している。軸方向についての固定子コア21の長さをL1とし、軸方向についての中間部材4の長さをL2とした場合に、L1およびL2の互いの関係は、L1/2<L2<L1を満たす。
図3は、この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング用モータ装置の固定子コア、中間部材およびモータフレームを示す側面図である。図3では、モータフレーム3については、断面を示している。軸方向についての固定子コア21の長さをL1とし、軸方向についての中間部材4の長さをL2とした場合に、L1およびL2の互いの関係は、L1/2<L2<L1を満たす。
固定子コア21の振動を抑制する主要因は、固定子コア21を径方向について外側から内側に向かって締め付けることである。したがって、軸方向についての中間部材4の寸法を短くすることが可能である。実験的にも、固定子コア21の振動を抑制する効果が確認されている。そのため、中間部材4の使用量を減らすことができる。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の軽量化を図ることができる。その他の構成は、実施の形態1または実施の形態2と同様である。
以上説明したように、この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング用モータ装置によれば、軸方向についての固定子コア21の長さをL1とし、軸方向についての中間部材4の長さをL2とした場合に、L1/2<L2<L1を満たす。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置の軽量化を図ることができる。
実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図、図5は、図4の中間部材を示す斜視図である。中間部材4は、C字形状であって軸方向に延びた形状に形成されている。言い換えれば、中間部材4は、円環形状に切欠き部41が形成された形状であるC字形状に形成されている。
図4は、この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図、図5は、図4の中間部材を示す斜視図である。中間部材4は、C字形状であって軸方向に延びた形状に形成されている。言い換えれば、中間部材4は、円環形状に切欠き部41が形成された形状であるC字形状に形成されている。
中間部材4は、モータフレーム3の筒部31の内周面に圧入されている。また、中間部材4の内周面には、固定子コア21が圧入されている。中間部材4は、円環形状ではなくC字形状に形成されている場合であっても、固定子コア21を径方向について外側から内側に向かって締め付ける。これにより、電磁加振力による固定子コア21の変形が抑制される。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置に発生する振動およびこの振動によって発生する騒音が低減する。
中間部材4は、C字形状に形成されている。これにより、中間部材4をモータフレーム3の筒部31の内周面に圧入する場合に、径方向についての中間部材4の寸法が縮小する方向に中間部材4に荷重を加えることができる。したがって、中間部材4を筒部31の内周面に圧入する場合に必要な力である圧入力を小さくすることができる。その結果、電動パワーステアリング用モータ装置の組立を容易にすることができる。
固定子コア21の外周面には、周方向について並べられた複数の凹部212が形成されている。凹部212は、径方向についてティース211と隣り合うように配置されている。中間部材4の切欠き部41は、径方向について凹部212に対して隣り合うように配置されている。これにより、中間部材4をモータフレーム3の筒部31に圧入する場合に、切欠き部41を構成する中間部材4の周方向両端部は、径方向について内側に逃げることができる。その結果、モータフレーム3の筒部31および固定子コア21のそれぞれに発生する損傷を抑制することができる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態3までの何れかと同様である。
以上説明したように、この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング用モータ装置によれば、中間部材4は、C字形状に形成されている。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置の組立を容易にすることができる。
また、中間部材4の切欠き部41は、径方向について凹部212に対して隣り合うように配置されている。これにより、中間部材4をモータフレーム3の筒部31に圧入する場合に、モータフレーム3の筒部31および固定子コア21のそれぞれに発生する損傷を抑制することができる。
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図、図7は図6の中間部材を示す斜視図である。固定子コア21は、周方向に複数に分割されている。この例では、固定子コア21は、3分割されている。
図6は、この発明の実施の形態5に係る電動パワーステアリング用モータ装置を示す断面図、図7は図6の中間部材を示す斜視図である。固定子コア21は、周方向に複数に分割されている。この例では、固定子コア21は、3分割されている。
中間部材4は、周方向について並べられた複数の瓦型形状部材42を有している。瓦型形状部材42の数は、固定子コア21の分割の数と同一となっている。したがって、この例では、瓦型形状部材42の数は、3個となっている。
中間部材4が複数の瓦型形状部材42から構成されることによって、中間部材4の重量を低減させることができる。これにより、電動パワーステアリング用モータ装置の軽量化を図ることができる。
瓦型形状部材42がモータフレーム3の筒部31の内周面に圧入されることによって、固定子コア21は、径方向について外側から内側に向かって締め付けられる。これにより、固定子コア21の変形が抑制される。
周方向についてのそれぞれの瓦型形状部材42の端部は、径方向について凹部212に対して隣り合うように配置されている。これにより、中間部材4を筒部31に圧入する場合に、周方向についてのそれぞれの瓦型形状部材42の端部は、凹部212に逃げる。その結果、モータフレーム3の筒部31および固定子コア21に発生する損傷が抑制される。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態3までの何れかと同様である。
以上説明したように、この発明の実施の形態5に係る電動パワーステアリング用モータ装置によれば、周方向についてのそれぞれの瓦型形状部材42の端部は、径方向について凹部212に対して隣り合うように配置されている。これにより、中間部材4を筒部31の内周面に圧入する場合に、筒部31および固定子コア21のそれぞれに発生する損傷を抑制することができる。
なお、上記各実施の形態では、回転電機として電動パワーステアリング用モータ装置を例に説明したが、その他の回転電機であってもよい。
1 回転子、2 固定子、3 モータフレーム、4 中間部材、5 ベアリング、6 ベアリングホルダ、7 ベアリング、8 ボス、11 シャフト、12 回転子コア、13 磁石、21 固定子コア、22 インシュレータ、23 コイル、24 ターミナル、25 ホルダ、31 筒部、32 底板部、41 切欠き部、42 瓦型形状部材、211 ティース、212 凹部。
Claims (7)
- 回転子と、前記回転子の径方向について前記回転子よりも外側に設けられた固定子コアを有する固定子と、前記径方向について前記固定子コアよりも外側に設けられた筒部を有し、前記固定子が固定されたモータフレームとを備えた回転電機であって、
前記径方向についての前記固定子コアの外周面に設けられ、前記径方向についての前記筒部の内周面に圧入された状態の中間部材をさらに備え、
前記中間部材の単位長さ当たりの剛性は、前記筒部の単位長さ当たりの剛性よりも高い回転電機。 - 前記中間部材の線膨張係数は、前記固定子コアの線膨張係数と同じである請求項1に記載の回転電機。
- 前記モータフレームは、アルミニウム系材料から構成されている請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記固定子のスロット数が12、前記回転子の極数が10である請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の回転電機。
- 前記回転子の軸方向についての前記固定子コアの長さをL1とし、前記軸方向についての前記中間部材の長さをL2とした場合に、L1/2<L2<L1を満たす請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の回転電機。
- 前記中間部材は、円環形状に切欠き部が形成された形状であるC字形状に形成されており、
前記固定子コアの外周面には、凹部が形成されており、
前記凹部は、前記切欠き部に対向して配置されている請求項1から請求項5までの何れか一項に記載の回転電機。 - 前記中間部材は、前記回転子の周方向について並べられた複数の瓦型形状部材を有し、
前記固定子コアの外周面には、前記周方向について並べられた複数の凹部が形成されており、
前記周方向についてのそれぞれの前記瓦型形状部材の端部は、前記径方向について前記凹部に対して隣り合うように配置されている請求項1から請求項5までの何れか一項に記載の回転電機。
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