(57)【要約】      （修正有）【課題】ケースにステータコアを圧入しても、当該圧入によるステータコアの磁気特性の低下を防止することができると共に、小型軽量化を達成することが可能なブラシレスモータを提供する。【解決手段】ステータコア７及びステータコア７に巻装されたコイルを有するステータと、ステータを収容するケース２Ａを備え、ステータがケース２Ａに圧入されてなり、ステータコア７は、環状のバックヨーク部１７と、バックヨーク部１７の径方向中心に向かってバックヨーク部１７から突設される複数のティース１８Ａ〜１８Ｌを有し、バックヨーク部の外周形状がｎ角形（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）であり、バックヨーク部の角部が、ケースの内周面に当接してなるブラシレスモータである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルを有するステータと、当該ステータを収容するケースと、を備え、前記ステータが当該ケースに圧入されてなるブラシレスモータであって、
前記ステータコアは、環状のバックヨーク部と、当該バックヨーク部の径方向中心に向かって当該バックヨーク部から突設される複数のティースと、を有し、
前記バックヨーク部の外周形状がｎ角形（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）であり、当該バックヨーク部の角部が、前記ケースの内周面に当接してなるブラシレスモータ。
【請求項２】
前記バックヨーク部は、内周面と、当該内周面に対応する外周面とが平行である請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
ステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルを有するステータと、当該ステータを収容するケースと、を備え、前記ステータが当該ケースに圧入されてなるブラシレスモータであって、
前記ステータコアは、環状のバックヨーク部と、当該バックヨーク部の径方向中心に向かって当該バックヨーク部から突設される複数のティースと、を有し、
前記バックヨーク部の外周形状は、前記ケースの内周面の曲率と異なる曲率を有するｎ個（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）の曲面から構成され、当該バックヨーク部の最大径部が、前記ケースの内周面に当接してなるブラシレスモータ。
【請求項４】
前記バックヨーク部は、内周面の曲率と、当該内周面に対応する外周面の曲率が同じである請求項３記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記各々のティースに前記コイルを巻装し、３相のコイルを１組とした複数のコイル群を形成し、当該複数のコイル群を連続的に配設した３相ブラシレスモータであり、
前記ステータコアは、式１で示される一定角度θで転積されてなる請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
θ＝３６０°×（ｍ／Ｓ）                  ・・・（式１）
但し、ｍは相数、Ｓはティースの数
【請求項６】
前記ステータコアの積層枚数Ｐは、式２で示される請求項５記載のブラシレスモータ。
Ｐ＝Ａｔ                                  ・・・（式２）
但し、ｔ＝Ｓ／ｍ、ｔは整数、Ｓはティースの数、ｍは相数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに係り、特に、電動パワーステアリング装置で好適に使用されるブラシレスモータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング（以下、「ＥＰＳ」と記す）モータのロストルクを低減するため、最大磁束密度１．５Ｔまで磁化した場合の周波数１Ｈｚ当たりのヒステリシス損が、０．１０Ｊ／ｋｇ以下であるＥＰＳモータコア用電磁鋼板を用いる技術が紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＥＰＳモータコア用の電磁鋼板に、熱間圧延時のスラブ加熱温度を１０５０〜１１８０℃、さらに好ましくは磁性焼鈍時の焼鈍温度を７２０〜９００℃とする熱処理を行うことでヒステリシス損特性を向上させ、ロストルクを低減させる技術も紹介されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
そしてまた、電磁鋼板を成形してなるリング状のコア片を積層した固定子鉄心を備え、前記電磁鋼板は圧延により磁気異方性を有し、前記積層の上下方向に隣り合うコア片の圧延方向が所定の角度だけ異なるように前記コア片を積層することで、ロストルクを低減させるＥＰＳモータも紹介されている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、円環状の固定子ヨーク部と、この固定子ヨーク部に対して分割して形成されると共に、前記固定子ヨーク部に固定された複数の固定子突極と、からなる固定子鉄心を有し、前記固定子突極の鉄心として、アモルファス鉄心を用いることで、ロストルクを低減させるＥＰＳモータも紹介されている。（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
さらにまた、ステータコアをケースに収容させたステータユニットと、前記ステータユニットに対して回転自在なロータとを有し、前記ステータコアと前記ケースは、荷重を受けるために突出させた突起部によって固定されており、前記ステータコア及び前記ケースは、前記突起部以外では接触していない構成とすることで、ロストルクを低減させるＥＰＳモータも紹介されている。（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１５８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３３５８４３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５０３６９号公報
【特許文献４】特開２００５−２５３１６８号公報
【特許文献５】特開２００６−３３３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたＥＰＳモータコア用電磁鋼板は、当該電磁鋼板を構成する材料自身の磁気特性はよいが、ケースにステータコアを圧入した場合に、当該圧入の影響でステータコアの磁気特性が悪化し、鉄損が低下する等、充分な特性を得ることが困難である。また、特許文献２〜４には、ケースにステータコアを配設する方法や、ケースにステータコアを配設した際の構成（ケースとステータコアとの関係）については記載されていない。
【０００９】
また、特許文献５に記載されたＥＰＳモータは、前記突起部は、前記ケースと面接触しているため、磁気特性の悪化を防止する効果が小さいと共に、前記突起部は磁路として必要がない部分であるため、モータの外径及び質量が大きくなり、小型化を達成することが困難である。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ケースにステータコアを圧入しても、当該圧入によるステータコアの磁気特性の低下を防止することができると共に、小型軽量化を達成することが可能なブラシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため本発明は、ステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルを有するステータと、当該ステータを収容するケースと、を備え、前記ステータが当該ケースに圧入されてなるブラシレスモータであって、前記ステータコアは、環状のバックヨーク部と、当該バックヨーク部の径方向中心に向かって当該バックヨーク部から突設される複数のティースと、を有し、前記バックヨーク部の外周形状がｎ角形（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）であり、当該バックヨーク部の角部が、前記ケースの内周面に当接してなるブラシレスモータを提供するものである。
【００１２】
この構成を備えたブラシレスモータは、バックヨーク部の角部がケースの内周面に当接しているため、バックヨーク部とケースとの接触面積を小さくする（即ち、バックヨーク部とケースを線接触とする）ことができる。したがって、ケースにステータを圧入しても、当該圧入によるバックヨーク部の変形を抑制することができ、磁束を安定させることが可能となる。このため、前記ステータコアの磁気特性が低下することを防止することができる。また、磁路として必要最低限の面積で前記バックヨーク部を形成することができるため、ブラシレスモータの外径及び質量を必要最低限に抑えることができ、小型軽量化を達成することができる。なお、前記ｎが３Ｓ以上（即ち、ティースの数の３倍以上）であると、ケースの内周面との接触箇所が増えるため、ステータコアの磁気特性が低下する虞がある。
【００１３】
また、この構成の場合、前記バックヨーク部の内周面は、当該内周面に対応する外周面に対し平行となるよう形成することができる。このようにすることで、前記利点に加え、前記バックヨーク部の面積を一定にすることができ、前記磁路が最短経路となるため、ロストルクを低減させることもできる。
【００１４】
また、本発明は、ステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルを有するステータと、当該ステータを収容するケースと、を備え、前記ステータが当該ケースに圧入されてなるブラシレスモータであって、前記ステータコアは、環状のバックヨーク部と、当該バックヨーク部の径方向中心に向かって当該バックヨーク部から突設される複数のティースと、を有し、前記バックヨーク部の外周形状は、前記ケースの内周面の曲率と異なる曲率を有するｎ個（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）の曲面から構成され、当該バックヨーク部の最大径部が、前記ケースの内周面に当接してなるブラシレスモータを提供するものである。
【００１５】
この構成を備えたブラシレスモータは、バックヨーク部の最大径部がケースの内周面に当接しているため、バックヨーク部とケースとの接触面積を小さくする（即ち、バックヨーク部とケースを線接触とする）ことができる。したがって、ケースにステータを圧入しても、当該圧入によるバックヨーク部の変形を抑制することができ、磁束を安定させることが可能となる。このため、前記ステータコアの磁気特性が低下することを防止することができる。また、磁路として必要最低限の面積で前記バックヨーク部を形成することができるため、ブラシレスモータの外径及び質量を必要最低限に抑えることができ、小型軽量化を達成することができる。なお、前記ｎが３Ｓ以上（即ち、ティースの数の３倍以上）であると、ケースの内周面との接触箇所が増えるため、ステータコアの磁気特性が低下する虞がある。
【００１６】
また、この構成の場合、前記バックヨーク部は、内周面の曲率と、当該内周面に対応する外周面の曲率が同じとなるよう形成することができる。このようにすることで、前記利点に加え、前記バックヨーク部の面積を一定にすることができ、前記磁路が最短経路となるため、ロストルクを低減させることもできる。
【００１７】
そしてまた、本発明に係るブラシレスモータは、前記各々のティースに前記コイルを巻装し、３相のコイルを１組とした複数のコイル群を形成し、当該複数のコイル群を連続的に配設した３相ブラシレスモータであり、前記ステータコアは、下記に示す式１で示される一定角度θで転積された構成を備えることができる。
θ＝３６０°×（ｍ／Ｓ）                  ・・・（式１）
但し、ｍは相数、Ｓはティースの数
【００１８】
このようにステータコアを転積することにより、前記利点に加え、磁束のバラツキをさらに抑制することができるため、より一層ロストルクを低減させることができる。また、バックヨーク部の外周形状は、前述したように、ｎ角形、あるいは、ｎ個の曲面から構成されているため、位置によって径の長さが異なる（異径である）ため、転積時の位相が設定し易くなり、組立を簡単に行うことができる。
【００１９】
また、上記式１が満たされる場合、前記ステータコアの積層枚数Ｐは、下記に示す式２で示される。
Ｐ＝Ａｔ                                  ・・・（式２）
但し、ｔ＝Ｓ／ｍ、Ａ及びｔは整数、Ｓはティースの数、ｍは相数
【００２０】
このようにステータコアの積層枚数Ｐを設定することで、当該ステータコアの外周形状のバランスが良好となる。ここで、前記ケースにステータコアを圧入するためには、当該ステータコアの周方向のバラツキを低減させると共に、積層方向のバラツキを抑える必要があり、このためには、前記角度θとｔとの関係を、ティースの数（Ｓ）と相数（ｍ）とで決定することがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ケースにステータコアを圧入しても、当該圧入によるステータコアの磁気特性の低下を防止することができると共に、小型軽量化を達成することが可能なブラシレスモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係るブラシレスモータの縦断面図である。
【図２】図１に示すブラシレスモータの構成要素であるステータコアの平面図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータの構成要素であるステータコアをケースに圧入した状態を示す横断面図である。
【図４】図３に示すケースに圧入されたステータコアの一部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るブラシレスモータの構成要素であるステータコアの平面図である。
【図６】図５に示すケースに圧入されたステータコアの一部を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施例に係るブラシレスモータの構成要素であるステータコアをケースに圧入した状態の一部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施例にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の実施例に係るブラシレスモータの縦断面図、図２は、図１に示すブラシレスモータの構成要素であるステータコアの平面図、図３は、図１に示すブラシレスモータの構成要素であるステータコアをケースに圧入した状態を示す横断面図、図４は、図３に示すケースに圧入されたステータコアの一部を拡大して示す断面図である。なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。
【００２５】
図１〜図４に示すように、本実施例に係るブラシレスモータ１は、磁性材料によって形成された略円筒形のケース２Ａと、このケース２Ａの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントブラケット２Ｂを有している。ケース２Ａのフロントブラケット２Ｂが設けられた側とは反対側の端部には、この端部を閉塞するように、ケース２Ａと一体に底部２ａが形成されている。なお、ケース２Ａを形成する磁性材料としては、例えばＳＰＣＣ（Steel Plate Cold Commercial ）等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。また、フロントブラケット２Ｂは、ブラシレスモータ１を所望機器に取付ける際のフランジの役割を果たしている。
【００２６】
ケース２Ａの内側であって、フロントブラケット２Ｂの略中央部分には、軸受３Ａが、底部２ａの略中央部分には、軸受３Ｂが、それぞれ配設されている。そして、この軸受３Ａは、ケース２Ａの内側に配設された回転軸４の一端を回転可能に支持し、軸受３Ｂは、回転軸４の他端を回転可能に支持している。
【００２７】
回転軸４の外周側には、ロータコア１０が配設されており、このロータコア１０の外周側には、モータ駆動用のマグネット５が固定されている。このマグネット５は、Ｓ極及びＮ極が回転軸４の周方向に交互に且つ等間隔に着磁された永久磁石であって、回転軸４、ロータコア１０及びマグネット５によってブラシレスモータ１の回転自在のロータ６が構成されている。そして、このマグネット５は、分割形状（セグメント構造）であっても、リング形状であってもよい。なお、符号１１はマグネットカバーである。
【００２８】
また、回転軸４のフロントブラケット２Ｂ側の端部は外部に突出しており、この外部に突出した端部には、ジョイント１９が設けられている。このジョイント１９に所望の軸等を接続することで、ブラシレスモータ１の回転出力を取り出せるようになっている。また、回転軸４のフロントブラケット２Ｂ側には、ロータ６の回転位置を検出するレゾルバ２５と、レゾルバ２５を支持する端子台２６が設けられている。このレゾルバ２５は、回転軸４の円周面に固設されるレゾルバロータ３１と、このレゾルバロータ３１に所定間隔の空隙を介して対向配置されるレゾルバステータ３２とを備えている。
【００２９】
また、ロータ６の外周側とケース２Ａの内周面１２との間には、ステータ９が配設されている。このステータ９は、ステータコア７と、ステータコア７の後に詳述するティース１８Ａ〜１８Ｌに各々巻装された３相の励磁コイル８（図１参照）とを有している。
【００３０】
ステータコア７は、外周部を構成する環状のバックヨーク部１７と、バックヨーク部１７の径方向中心に向かってバックヨーク部１７から突設される複数（本実施例では１２個）のティース１８Ａ〜１８Ｌを有している。なお、ステータコア７は、ケース２Ａの内周面１２と同心円となっている。
【００３１】
バックヨーク部１７の外周形状は、図２〜図４に示すように正２４角形を呈している。即ち、バックヨーク部１７の外周形状は、ティースの数（本実施例では１２個）の２倍の多角形（ｎ角形：ｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数）となっている。この正２４角形を構成する２４個の角部Ｘ1〜Ｘ24のうち、角部Ｘ1〜Ｘ12は、ティース１８Ａ〜１８Ｌの中心線（バックヨーク部１７の径方向に延びる中心線）上に位置している。また、角部Ｘ13は、角部Ｘ1とＸ2との中間に位置しており、他の角部Ｘ14〜Ｘ24も角部Ｘ13と同様に、隣接する角部同士の中間に位置している。また、バックヨーク部１７の内周面（内周形状）は、対応する外周面（外周形状）に対し平行となっている。したがって、バックヨーク部１７は、内周面と外周面との距離が、ティース１８Ａ〜１８Ｌが突設された領域を除く全ての領域において同一となっている。このため、バックヨーク部１７の面積を一定にすることができ、磁路が最短経路となるため、ロストルクを低減させることができる。
【００３２】
また、ステータ９は、３相の励磁コイルを１組とした４つのコイル群が連続的に配設された構成を有している。具体的には、ステータコア７は、例えば、ティース１８Ａ、１８Ｂ及び１８Ｃに各々巻装された励磁コイル８（図２〜図４では説明を分かりやすくするため、励磁コイルは記載していない）によって、１つのコイル群（第１のコイル群）を形成し、ティース１８Ｄ、１８Ｅ及び１８Ｆに各々巻装された励磁コイル８によって、他の１つのコイル群（第２のコイル群）を形成し、ティース１８Ｇ、１８Ｈ及び１８Ｉに各々巻装された励磁コイル８によって、他の１つのコイル群（第３のコイル群）を形成し、ティース１８Ｊ、１８Ｋ及び１８Ｌに各々巻装された励磁コイル８によって、他の１つのコイル群（第４のコイル群）を形成している。
【００３３】
このステータコア７は、式１で示される一定角度θで転積されている。なお、前述したが、本実施例では、コイルの相数は３相であり、ティースの数は１２個である。
θ＝３６０°×（ｍ／Ｓ）＝３６０°×（３／１２）＝９０°  ・・・（式１）
但し、ｍは相数、Ｓはティースの数
【００３４】
このようにステータコア７を転積することで、ステータコア７を積層する際に生じる厚さの誤差を極力小さくすることができる。このため、磁束のバラツキをさらに抑制することができ、より一層ロストルクを低減させることができる。また、ステータコア７の外周部を構成しているバックヨーク部１７は、正２４角形であるため、位置によって径の長さが異なる（異径である）ため、転積時の位相が設定し易くなり、組立を簡単に行うことができる。
【００３５】
さらに、このステータコア７は、回転軸４の軸方向に複数枚積層されている。このステータコア７の積層枚数Ｐは、式２の満たす枚数であることが、ステータコア７の外周形状のバランスをとるうえで好ましい。
Ｐ＝Ａｔ                                  ・・・（式２）
但し、ｔ＝Ｓ／ｍ、ｔは整数、Ｓはティースの数、ｍは相数
【００３６】
また、ステータコア７を一定角度θ＝３６０°×（ｍ／Ｓ）＝３６０°×（３／１２）＝９０°で転積する場合、転積の角度は、０°、９０°、１８０°、２７０°の４種類となる。したがって、積層枚数Ｐを、ｔ＝Ｓ／ｍ＝１２／３＝４から求められるように、４の整数倍とすることで、転積角度毎の積層総数を同じにすることができるため、積層のバランスを向上させることができる。なお、符号２８は、インシュレータである。
【００３７】
この構成を備えたステータ９は、図１、図３及び図４に示すように、ケース２Ａに圧入されることで、ケース２Ａ内に配設されている。この時、ケース２Ａの内周面１２には、バックヨーク部１７の外周面に形成された角部Ｘ1〜Ｘ24が各々当接する。（即ち、バックヨーク部１７の外周面の角部Ｘ1〜Ｘ24以外の領域は、ケース２Ａの内周面１２と接触していない構成となる）。したがって、ステータ９は、ケース２Ａに対し２４カ所で線接触することになるため、ステータ９とケース２Ａとの接触面積を小さくすることができる。このため、ケース２Ａにステータ９を圧入しても、この圧入によるバックヨーク部１７の変形を抑制することができ、磁束を安定させることが可能となり、前記ステータコアの磁気特性が低下することを防止することができる。また、磁路として必要最低限の面積でバックヨーク部１７を形成することができるため、ブラシレスモータ１の外径及び質量を必要最低限に抑えることができ、小型軽量化を達成することができる。
【００３８】
なお、本実施例では、バックヨーク部１７の外周形状を正２４角形とした場合について説明したが、これに限らず、バックヨーク部１７の外周形状は、例えば、図５及び図６に示すように、正１２角形であってもよい。この場合は、角部Ｙ1〜Ｙ12がケース２Ａの内周面１２に当接することになる。そして、角部Ｙ1〜Ｙ12は、前述した角部Ｘ13〜Ｘ24が形成されている位置に各々形成されていてもよく、前述した角部Ｘ1〜Ｘ12が形成されている位置に各々形成されていてもよい。また、バックヨーク部１７の外周形状は、ティースの数と同じ、あるいは、ティースの数の２倍の多角形であればよい。
【００３９】
また、本実施例では、バックヨーク部１７の外周形状を正２４角形とした場合について説明したため、角部（例えば、図２に示すＸ1）と、この角部に隣接する角部（例えば、図２に示すＸ13及びＸ24）は、平面（図２に示すように平面図で示せば直線）で結ばれているが、これに限らず、バックヨーク部１７の外周形状は、例えば、図７に示すように、ケース２Ａの内周面１２の曲率と異なる曲率を有するｎ個（ｎ＝Ｓまたはｎ＝２Ｓ、Ｓはティースの数：図７の場合は、ティースの数が１２個であり、ｎ＝１２）の曲面から構成されていてもよい。この場合は、バックヨーク部１７の最大径部が、ケース２Ａの内周面１２に当接することになる。そして、バックヨーク部１７の最大径部の位置は、前述した角部Ｘ13〜Ｘ24が形成されている位置であってもよく、前述した角部Ｘ1〜Ｘ12が形成されている位置であってもよい。また、バックヨーク部１７の内周面の曲率は、バックヨーク部１７の外周面の曲率と一致させることが好ましい。このようにすることで、バックヨーク部１７の面積を一定にすることができ、前記磁路が最短経路となるため、ロストルクを低減させることもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１…ブラシレスモータ、  ２Ａ…ケース、  ４…回転軸、  ７…ステータコア、  ８…励磁コイル、  ９…ステータ、  １７…バックヨーク部、  １８Ａ〜１８Ｌ…  ティース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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