(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を軸方向に積層してブロック状に構成したティース部のコイル装着部位にて同ティース部両側面に樹脂が流入する軸方向の溝を形成する工程と、前記ティース部のコイル装着部に対応する形状の冶具に銅線を所定の回数巻き付けた後切り取ってコイルを形成する工程と、この工程にて形成したコイルをプレス式の成形冶具にセットして所定の形状に圧縮成形する工程と、この工程にて圧縮成形された成形コイルを前記ティース部に装着する工程と、この工程にて前記成形コイルを装着された前記ティース部を円筒状の磁性体により構成したヨーク部の内周壁に周方向に等間隔にて嵌合して複数個組付ける工程と、この工程にて前記ヨーク部に組付けられた前記複数のティース部の内端面に当接する中子を同ヨーク部内にその底部にて液密的にセットした状態にて同ヨーク部の上端開口から接着性と電気絶縁性を有する液状の樹脂モールド材を流し込み加熱硬化させた後に前記中子を前記ヨーク部から取り出す工程からなる電気モータにおけるステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気モータ（電動機）におけるステータの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気モータの一つとして、ステータにてコイルとティース部を電気絶縁性を有する樹脂により一体的にモールドするようにしたものがあり、例えば特開平７−２３１６３７号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報に示されている電気モータにおいては、ティース部（ステータ鉄心）に絶縁体（絶縁層）を介してコイル（巻線）が施されているため、コイルとティース部間での絶縁性は十分に確保し得るものの、絶縁体の介装によってステータにおけるコイルの占積率が低下し、所期のモータ特性が得られないことがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題に対処するため、電磁鋼板を軸方向に積層してブロック状に構成したティース部のコイル装着部位にて同ティース部両側面に樹脂が流入する軸方向の溝を形成する工程と、前記ティース部のコイル装着部に対応する形状の冶具に銅線を所定の回数巻き付けた後切り取ってコイルを形成する工程と、この工程にて形成したコイルをプレス式の成形冶具にセットして所定の形状に圧縮成形する工程と、この工程にて圧縮成形された成形コイルを前記ティース部に装着する工程と、この工程にて前記成形コイルを装着された前記ティース部を円筒状の磁性体により構成したヨーク部の内周壁に周方向に等間隔にて嵌合して複数個組付ける工程と、この工程にて前記ヨーク部に組付けられた前記複数のティース部の内端面に当接する中子を同ヨーク部内にその底部にて液密的にセットした状態にて同ヨーク部の上端開口から接着性と電気絶縁性を有する液状の樹脂モールド材を流し込み加熱硬化させた後に前記中子を前記ヨーク部から取り出す工程からなる電気モータにおけるステータの製造方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の作用・効果】
上記した本発明によるステータの製造方法によれば、前記コイルの圧縮成形工程にて各テイース部に装着される成形コイルがその占積率を高める形状に変形するため、当該ステータを採用した電気モータの小型化を図りながらモータ特性を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による電気モータ５０を備えたラック・ピニオン型のステアリング装置を示していて、このステアリング装置においては、車両の左右方向に延在して配設されて車体（図示省略）に組付けられるハウジング１０に対して入力軸２０、操舵軸３０、ボールスクリュー機構４０及び電動モータ５０等が組付けられている。
【０００７】
入力軸２０は、ハウジング１０に回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けられており、ハウジング１０から突出した外端部にて自在継手，中間シャフト，自在継手，ステアリングメインシャフト等を介してステアリングホイール（全て図示省略）にトルク伝達可能に連結されるようになっている。また、入力軸２０は、内端部に形成したピニオン（図示省略）にて操舵軸３０の一側外周に形成したラック歯３１と操舵力伝達可能に係合していて、その回転によって操舵軸３０を車両の左右方向（操舵軸の軸方向）へ移動させるようになっている。
【０００８】
操舵軸３０は、ラックバーともよばれるものであり、ピニオンに対応した部位（ラック歯３１を形成した部位の背面部）をピニオンに対向して設けた周知のラックガイド１１（ハウジング１０に組付けられている）にて操舵軸３０の径方向に移動可能に弾性支持されるとともに、左端部をエンドストッパ１２（ハウジング１０に組付けられている）によって操舵軸３０の径方向に移動不能に固定支持された状態で、車両の左右方向（操舵軸の軸方向）へ移動可能かつ回転不能に組付けられていて、ハウジング１０を貫通しており、左右両端にてタイロッド３２，３３とナックルアーム（図示省略）を介して転舵輪（図示省略）に操舵力伝達可能に連結されるようになっている。また、操舵軸３０には、ボールスクリュー機構４０のねじ軸４１が一体的に形成されていて、このねじ軸４１の外周には螺旋溝が形成されている。
【０００９】
ボールスクリュー機構４０は、操舵軸３０の弾性支持部（ラックガイド１１によって支持されている部分）と固定支持部（エンドストッパ１２によって支持されている部分）間にて電気モータ５０における回転軸５１の回転を操舵軸３０の軸方向変位に変換して伝達する回転変位変換手段であり、操舵軸３０に対して同軸的に設けられていて、操舵軸３０に一体的に形成したねじ軸４１と、このねじ軸４１の外周にて電気モータ５０の回転軸５１に操舵軸回りに回転可能（回転軸５１と一体回転可能）かつ操舵軸方向へ移動不能に組付けたナット４２と、このナット４２とねじ軸４１間にて薄肉円筒状のケージ４３によって回転自在に保持されてねじ軸４１外周に形成した螺旋溝とナット４２の内周に形成した螺旋溝間に介装された多数のボール４４によって構成されている。
【００１０】
電気モータ５０は、ボールスクリュー機構４０を介して操舵軸３０に軸方向の操舵助勢力を付与するものであり、操舵軸３０に対して同軸的に組付けられていて、ハウジング１０にボール軸受１３，１４を介して回転可能かつ軸方向へ移動不能に組付けた筒状の回転軸（出力軸）５１と、ハウジング１０の一部をも構成するステータ５２を備えており、その回転出力を周知の操舵トルクセンサ（図示省略）や回転軸５１の回転を検出するセンサＳ等からの信号に基づいて制御装置（図示省略）によって制御されるようになっている。
【００１１】
回転軸５１は、図１及び図２に示したように、磁性材によって段付円筒状に形成した軸本体５１ａと、この軸本体５１ａの外周に等間隔にて配置されて固着された１６個の永久磁石５１ｂによって構成されている。各永久磁石５１ｂは、軸方向に長い形状であって、内周側（一つ飛びにＳ極とされている）を内周に向けて凸となる弧形状に形成され、また外周側（一つ飛びにＮ極とされている）を回転軸５１の回転中心を中心とする円弧形状に形成されており、周方向の両端部が中央部より薄肉とされている。
【００１２】
ステータ５２は、電磁鋼板を軸方向にて積層してブロック状に構成した１８個のティース部５２ａと、各ティース部５２ａに装着されたコイル５２ｂと、これら各コイル５２ｂとティース部５２ａを内部に収容するヨーク部５２ｃを備えている。各ティース部５２ａは、図２及び図３に示したように、内周側に周方向に延びる磁極部５２ａ１を有するとともに外周側に周方向に突出する突出部５２ａ２（突出量は０．３〜１．０ｍｍ程度）を有していて、磁極部５２ａ１と突出部５２ａ２間がコイル装着部位５２ａ３とされており、突出部５２ａ２にてヨーク部５２ｃに設けたアリ溝５２ｃ１に嵌合されてヨーク部５２ｃに組付けられるようになっている。また、コイル装着部位５２ａ３の周側面には樹脂（電気絶縁性を有する周知の樹脂）の流通を許容する溝部５２ａ４が長手方向に形成されている。ヨーク部５２ｃは、磁路形成体として機能しかつハウジング等構造体として利用可能な磁性体によって構成されていて、その素材としては例えば電磁鋼板材或いは低炭素鋼材のＳ１０ＣまたはＳ１５Ｃの鋼管が採用されている。
【００１３】
このステータ５２は、図４〜図９にて概略的に示した各工程を経て製作されていて、図４に示したコイル巻き付け工程では、ティース部５２ａのコイル装着部位５２ａ３に似せて形成した治具１０１にリール１０２から導出された巻線（直径が略２．９ｍｍで外周に絶縁被膜が施されている銅線）が必要ターン数巻き付けられて切り取られ、図５に示したように治具１０１から取り外される。なお、治具１０１にコイル５２ｂの複数個分のターン数を巻き付けて切り取り、治具１０１から取り外した後に必要ターン数毎に切り取って図５に示したコイル５２ｂを得るようにすることも可能である。
【００１４】
図６に示したプレス成形工程では、図５に示したコイル５２ｂがプレス式の成形治具１０３にセットされて、所定形状に圧縮成形される。この圧縮成形によってコイル５２ｂの各線は線間の隙間が殆どなくなる程に変形して非円形とされ、図２に示したように組付けられた状態でのコイル５２ｂの占積率を高められている。図７に示したコイル挿入装着工程では、図６に示したプレス成形工程にて圧縮成形された成形コイル５２ｂがブロック状に構成したティース部５２ａにその突出部５２ａ２側から挿入装着される。
【００１５】
図８に示したコイル付ティース部５２ａのヨーク部５２ｃへの嵌合工程では、各ティース部５２ａがその突出部５２ａ２にてヨーク部５２ｃの内周に形成したアリ溝５２ｃ１に嵌合されてヨーク部５２ｃに組付けられる。なお、全てのティース部５２ａがヨーク部５２ｃに嵌合されて組付けられることにより、この嵌合工程が完了する。
【００１６】
図９に示したモールド工程では、全てのコイル付ティース部５２ａを組付けて嵌合工程を完了したヨーク部５２ｃに中子１０４を一体的に設けた底板１０５をボルト１０６を用いてセットした後に、上方開口から接着性と電気絶縁性を有する液状の樹脂モールド材１０７を流し込み、その後に樹脂モールド材１０７を加熱硬化させ、最後に底板１０５と中子１０４を取り外すことにより、全てのコイル付ティース部５２ａとヨーク部５２ｃが電気絶縁性を有する樹脂にて固着一体化されてステータ５２が製作される。なお、大量生産時には生産性のよい射出成形のモールド工程が採用される。
【００１７】
上記のように構成した本実施形態の電動式パワーステアリング装置においては、操舵力が入力軸２０のピニオンから操舵軸３０のラック歯３１形成部位に直接伝達されるとともに、電気モータ５０の出力が制御装置（図示省略）の制御下にてボールスクリュー機構４０を介して操舵軸３０のねじ軸４１形成部位に伝達され、この電気モータ５０の出力（操舵助勢力）によって操舵トルクが的確に助勢される。
【００１８】
ところで、本実施形態の電気モータ５０においては、ティース部５２ａにおけるコイル装着部位５２ａ３の両周側面に溝部５２ａ４がそれぞれ長手方向に形成されているため、図９に示したモールド工程にてコイル５２ｂとティース部５２ａを接着性と電気絶縁性を有する樹脂により一体的にモールドするとき、樹脂が上記した溝部５２ａ４に流通してコイル５２ｂとティース部５２ａ間に的確に流れ込むため、コイル５２ｂとティース部５２ａ間に樹脂による絶縁層が形成されて、コイル５２ｂとティース部５２ａ間での絶縁性を十分に確保することができるとともに、樹脂モールド前にティース部５２ａとコイル５２ｂ間に絶縁体を介在させないことにより、ステータ５２におけるコイル５２ｂの占積率を高めることができて、モータ特性を向上させることができる。
【００１９】
また、本実施形態においては、ティース部５２ａの溝部５２ａ４に流通して固着固化した樹脂によってティース部５２ａの径内方への移動が規制されて、ティース部５２ａのヨーク部５２ｃからの脱落が防止される。
【００２０】
また、本実施形態においては、ティース部５２ａに挿入装着される成形コイルとして、図６に示したプレス式の成形治具１０３によって所定形状に圧縮成形された成形コイル５２ｂが採用されているため、ステータ５２におけるコイルの占積率を高めることができて、電気モータ５０の小型化を図りながらモータ特性を向上させることができる。
【００２１】
また、上記のように構成した本実施形態の電動式パワーステアリング装置においては、電気モータ５０のヨーク部５２ｃが電動式パワーステアリング装置のハウジング１０の一部としても利用できて、電動式パワーステアリング装置をシンプルかつ小型に構成できるとともに、ヨーク部５２ｃでの渦電流損（鉄損量）を利用してステアリングのプリロードトルク（負荷）を発生させることができて、車両の適切な走行安定性（逆入力によるふらつき防止）を確保することが可能である。
【００２２】
上記実施形態においては、電動式パワーステアリング装置に採用される電気モータ５０に本発明を実施したが、本発明はステータにてコイルとティース部を電気絶縁性を有する樹脂により一体的にモールドするようにした種々な電気モータに実施し得るものであり、上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体図である。
【図２】図１に示した電気モータの回転軸とステータの構成を示す断面図である。
【図３】ティース部の拡大端面図である。
【図４】ステータの製作工程におけるコイル巻き付け工程を概略的に示す図である。
【図５】図４のコイル巻き付け工程にて製作されたコイルの斜視図である。
【図６】ステータの製作工程におけるプレス成形工程を概略的に示す図である。
【図７】ステータの製作工程におけるコイル挿入装着工程を概略的に示す図である。
【図８】ステータの製作工程におけるコイル付ティース部のヨーク部への嵌合工程を概略的に示す図である。
【図９】ステータの製作工程におけるモールド工程を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１１…ラックガイド、１２…エンドストッパ、１３，１４…ボール軸受、２０…入力軸、３０…操舵軸、４０…ボールスクリュー機構、４１…ねじ軸、４２…ナット、４３…ケージ、４４…ボール、５０…電気モータ、５１…回転軸、５１ａ…軸本体、５１ｂ…永久磁石、５２…ステータ、５２ａ…ティース部、５２ａ１…磁極部、５２ａ２…突出部、５２ａ３…コイル装着部、５２ａ４…溝部、５２ｂ…コイル、５２ｃ…ヨーク部、５２ｃ１…アリ溝、１０３…プレス式の成形治具。
【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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【図８】
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【図９】
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