(57)【要約】  ティース部（３１５）の対向面（３１９）には、ロータマグネット（２３）に向かい突出する突部（５０）が設けられる。この突部（５０）は、対向面（３１９）の周方向の略中央に設けられる。これにより、スロットオープン（３２０）によって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して、突部（５０）によって発生するコギングトルクの波形の位相は略逆位相となる。これにより、スロットオープン（３２０）によって発生するコギングトルクは、突部（５０）によって発生するコギングトルクによって低減される。
2009119734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータであって、
所定の中心軸の周囲に配置されるＭ個（Ｍは自然数）の磁極を有する永久磁石と、前記永久磁石と間隙を介して対向するＮ個（Ｎは自然数）のティース部を有する電機子と、
を備え、
前記電機子は、前記ティース部に導電線を巻きつけることによって形成されるコイルを備え、
前記ティース部の前記永久磁石と対向する対向面には、前記永久磁石に向かい突出する突部が設けられ、
前記中心軸を中心とした周方向に隣接するティース部の間には、前記永久磁石に向かい開口するスロットオープンが形成され、
前記突部が形成される前記周方向の位置は、前記突部によって発生するコギングトルクの波形の位相が前記スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して略逆位相となるように設定されることを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記突部の前記周方向の幅および前記対向面に対する高さは、前記スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の振幅と前記突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅とが略等しくなるように設定されることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記永久磁石の磁極の数と前記ティース部の個数とは、Ｍ：Ｎ＝２：２n＋１（nは自然数）の関係を満たし、
前記突部は、前記対向面の前記周方向の略中央に設けられることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記永久磁石の磁極の数と前記ティース部の個数とは、Ｍ：Ｎ＝２：２n＋１（nは自然数）の関係を満たし、
前記突部は、前記対向面の前記周方向の両側に設けられることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記永久磁石の磁極の数と前記ティース部の個数とは、Ｍ：Ｎ＝２：２n＋１（nは自然数）の関係を満たし、
前記突部は、前記対向面の前記周方向の略中央に設けられる第１突部と、前記対向面の前記周方向の両側に設けられる第２突部と、
を含むことを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のモータであって、
前記永久磁石の磁極の数と前記ティース部の個数とは、Ｍ：Ｎ＝４：２n＋１（nは自然数）の関係を満たし、
前記周方向に隣接する前記スロットオープンを互いに結ぶ前記周方向の幅を１ピッチと定義した際に、前記突部は前記ティース部の前記対向面における前記スロットオープンから略１／４ピッチとなる複数の位置のうち少なくとも１つ設けられることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のモータであって、
前記突部の前記周方向の幅は、前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく形成されることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項３に記載のモータであって、
前記周方向に隣接する前記スロットオープンを互いに結ぶ前記周方向の幅を１ピッチと定義した際に、前記突部の前記周方向の幅は、前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく、略１／２ピッチ以下であることを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項４に記載のモータであって、
前記周方向に隣接する前記スロットオープンを互いに結ぶ前記周方向の幅を１ピッチと定義した際に、前記突部の前記周方向の幅は、前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく、略１／４ピッチ以下であることを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項５に記載のモータであって、
前記周方向に隣接する前記スロットオープンを互いに結ぶ前記周方向の幅を１ピッチと定義した際に、前記第１突部の前記周方向の幅は、
前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく、略１／２ピッチ以下であり、
前記第２突部の前記周方向の幅は、
前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく、略１／４ピッチ以下であることを特徴とするモータ。
【請求項１１】
請求項６に記載のモータであって、
前記周方向に隣接する前記スロットオープンを互いに結ぶ前記周方向の幅を１ピッチと定義した際に、前記突部の幅は、前記スロットオープン自体の前記周方向の幅よりも大きく、略１／４ピッチ以下であることを特徴とするモータ。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のモータであって、
前記突部の軸方向の長さは、前記ティース部の軸方向の長さと異なることを特徴とするモータ。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のモータであって、モータの定速運転時に、前記導電線に発生する起電力が略正弦波であることを特徴とするモータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のモータであって、
前記導電線に発生する前記起電力は、
５次高調波を前記起電力の基本波の略３％以下含み、
７次高調波を該基本波の略２％以下含むことを特徴とするモータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のモータであって、
前記ロータマグネットおよび前記対向面の少なくとも一方をスキューさせることを特徴とするモータ。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれかに記載のモータであって、
前記電機子は、複数の分割要素が略環状に配置されることによって構成され、
前記分割要素は、それぞれ１つの前記ティース部を備えることを特徴とするモータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のモータであって、前記スロットオープンの前記周方向の幅は、前記導電線の直径以下であることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置の駆動源を油圧から、モータへと置き換えた電動パワーステアリング装置の開発が行われている。油圧式のパワーステアリング装置から電動パワーステアリング装置に置き換えることによって、車両の燃費が数％向上する。【０００３】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作を行う操縦者に不快感を生じさせないように、モータの振動をステアリングホイールに伝達させないことが求められる。そこで、モータの振動の発生源の一つであるコギングトルクを低減したモータが種々開発されている（例えば、特開２００３−６１２７２号公報）。【０００４】
また、車両の電装化に伴い、従来の車両と比較して多くの電子部品が車両に搭載されている。さらに、搭乗者の搭乗スペースの大型化に伴い、電子部品を搭載するスペースは減少している。その結果、各電子部品を小型化する要求が高まっている。この要求に伴い、電動パワーステアリング装置の駆動源であるモータに対しても小型化の要求が高まっている。
【特許文献１】特開２００３−６１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００３−６１２７２号公報には、補助溝を擬似スロットとして、回転体の１回転当たりのコギングトルクを発生させる回数を大きくすることによって、１回当たりのコギングトルクの大きさを小さくする技術が開示されている。この場合、補助溝によるパーミアンスの脈動とスロット（巻線用スロット）によるパーミアンスの脈動とを等価にしなければ、コギングトルクを低減することができない。そのため、補助溝の大きさや深さを大きくする必要がある。その結果、回転体の回転に伴い発生する起電力が大幅に低下し、モータの回転トルクが低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一例のモータは、Ｍ個（Ｍは自然数）の磁極を有する永久磁石と、Ｎ個（Ｎは自然数）のティース部を有する電機子を備える。
ティース部の永久磁石と対向する対向面には、永久磁石に向かい突出する突部が設けられる。隣接するティース部の間には、永久磁石に向かい開口するスロットオープンが形成される。突部が形成される周方向の位置は、突部によって発生するコギングトルクの波形の位相がスロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して略逆位相となるように設定される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一例のモータは、コギングトルクの低減を達成しつつ、回転トルクの低減を抑えたモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係るモータを模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る電機子を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示す電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図５】図５は、角度とコギングトルクとの関係を示した図である。
【図６】図６は、本発明の第２の好ましい実施形態に係る電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図７】図７は、図６に示す電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３の好ましい実施形態に係る電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図９】図９は、図８に示す電機子コアの一部を拡大して模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の好ましい実施形態に係る電機子コアの一部を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の好ましい実施形態の他の例に係る電機子コアの一部を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の好ましい実施形態の他の例に係る電機子コアの一部を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る電機子の製造工程を示した図である。
【符号の説明】
【０００９】
１    モータ
２    回転体
３    固定体
３１    電機子
３１１、６１１、７１１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ    電機子コア
５０、７０、９０ａ、９０ｂ    突部
８０、９０ｃ    第１突部
８１、９１ｃ    第２突部
３２０、６２０、７２０    スロットオープン
Ｈ１、Ｈ１ａ、Ｈ１ｂ    スロットオープンの径方向の幅
Ｈ２、Ｈ２ａ    突部の対向面に対する高さ
Ｊ１    中心軸
Ｗ１、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ    スロットオープンの周方向の幅
Ｗ２、Ｗ２ａ    突部の周方向の幅
θ１、θ２、θ３    ピッチ角
Ｓ１１〜Ｓ１７    ステップ（工程）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の好ましい実施形態において、各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、図面における位置関係や方向を示し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。【００１１】
＜第１の好ましい実施形態＞
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係るモータ１を模式的に示す断面図である。図１に示すように、モータ１は、回転体２、固定体３、および、軸受機構４を備える。回転体２は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状の永久磁石からなるロータマグネット２３を有する。固定体３は、ロータマグネット２３と径方向に対向して配置される電機子３１を有する。軸受機構４は、回転体２を固定体３に対して中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持する。本実施形態のモータ１は、３相のブラシレスモータである。また、本実施形態のモータ１は、電動パワーステアリング装置に搭載される。これにより、低コギングトルクを達成しつつ、小型化を達成した電動パワーステアリング装置を提供することができる。【００１２】
回転体２は、シャフト２１、ロータコア２２、および、ロータマグネット２３を備える。シャフト２１は、略円柱状に形成され、中心軸Ｊ１と同軸に配置される。ロータコア２２は、シャフト２１の外周面に固定される。また、ロータコア２２は、磁性を有する平板状の鋼板を軸方向に複数枚積層することによって形成される。ロータマグネット２３は、ロータコア２２の外周面に固定される。【００１３】
ロータマグネット２３には、永久磁石として希土類磁石が用いられる。特に、本実施形態においては、ネオジム、鉄およびホウ素を主成分とするネオジム磁石が用いられる。ロータマグネット２３にネオジム磁石を用いることによって、従来用いられていたフェライト磁石と比較して、単位体積当たりの磁力を大幅に向上させることができる。その結果、小型、且つ、高出力のモータを提供することができる。また、ロータマグネット２３の外径は、周方向の全周に亘り一定である。【００１４】
固定体３は、電機子３１、ハウジング３２、バスバーユニット３３、および、ブラケット３４を備える。電機子３１は、ロータマグネット２３の外周面と径方向に対向して配置される。ハウジング３２は、電機子３１を保持する円筒部３２１と、電機子３１およびロータコア２２を軸方向下側から覆う底部３２２とを有する。バスバーユニット３３は、電機子３１と制御装置（不図示）とを電気的に接続する。ブラケット３４は、電機子３１、ロータコア２２、および、バスバーユニット３３を軸方向上側から覆う。【００１５】
軸受機構４は、軸方向に離間した２つのボールベアリング４１、および、ボールベアリング４２を備える。ボールベアリング４１は、ハウジング３２の底部３２２に固定される。また、ボールベアリング４２は、ブラケット３４に固定される。そして、ボールベアリング４１、および、ボールベアリング４２は、シャフト２１にそれぞれ固定されることによって、回転体２を固定体３に対し中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持する。【００１６】
本実施形態のモータ１において、モータ１の定速運転時には、後述するコイル３１２を形成する導電線に、主として略正弦波となる起電力が発生する。また、この導電線に発生する起電力は、５次高調波および７次高調波を含む。ここで、特に本実施形態のモータ１では、起電力の基本波に対する５次高調波および７次高調波の含有率を、それぞれ略３％以下、および、略２％以下とすることが望ましい。具体的には、ロータマグネット２３に対してスキュー着磁を施す。これにより、起電力波形が略正弦波形状になる。したがって、導電線に供給する電流の波形を正弦波とすることにより、容易にトルクリップルを低減することができる。【００１７】
図１〜図４を用いて、本実施形態に係る電機子３１の構造について説明する。図２は、電機子３１を模式的に示す断面図である。図３は、電機子コア３１１の一部を拡大して模式的に示す図である。図４は、図３に示す電機子コア３１１一部を拡大して模式的に示す図である。【００１８】
図１および図２に示すように、電機子３１は、電機子コア３１１、コイル３１２、および、インシュレータ３１３を備える。電機子コア３１１は、磁性を有する鋼板を軸方向に複数枚積層して形成される。コイル３１２は、電機子コア３１１に導電線を巻きつけることにより形成される。インシュレータ３１３は、樹脂材料からなり、電機子コア３１１とコイル３１２との間に介在し、電機子コア３１１とコイル３１２との電気的絶縁を図る。【００１９】
図３に示すように、電機子コア３１１は、コアバック部３１４、および、ティース部３１５を一体に備える。コアバック部３１４は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状に形成される。ティース部３１５は、コアバック部３１４から中心軸Ｊ１に向かって伸びる。また、電機子コア３１１は、磁性を有する基材となる鋼板をプレス加工したコアプレートを軸方向に複数枚重ねることによって形成される。電機子コア３１１は、複数の分割要素３１６を略環状に配置することによって構成される。各分割要素３１６は、コアバック部３１４の一部、および、１つのティース部３１５を有する。【００２０】
コイル３１２は、導電線が各ティース部３１５に巻きつけられる、いわゆる集中巻によって形成される。また、インシュレータ３１３は、各ティース部３１５の導電線が巻きつけられる部位を覆う。さらに、インシュレータ３１３は、コアバック部３１４の内周面の一部を覆う。【００２１】
コイル３１２は、各分割要素３１６のティース部３１５にインシュレータ３１３を介して形成される。そして、コイル３１２が形成された複数の分割要素３１６を略環状に配置することにより、電機子３１は構成される。【００２２】
図３および図４に示すように、ティース部３１５は、周方向に等間隔に離間して複数配置される。本実施形態では、図２に示すように、ティース部３１５は１２個配置される。【００２３】
ティース部３１５は、基部３１７、および、拡幅部３１８を有する。基部３１７は、コアバック部３１４より中心軸Ｊ１に向かって伸びる。拡幅部３１８は、基部３１７より中心軸Ｊ１側に形成され、基部３１７の周方向の幅より大きく形成される。なお、基部３１７の周方向の幅は、径方向に沿って略一定である。また、基部３１７と拡幅部３１８とは、一体に形成されている。拡幅部３１８は、中心軸Ｊ１に向かい周方向の幅が広がるように形成される。そして、拡幅部３１８には、ロータマグネット２３と径方向に対向する対向面３１９が形成される。この対向面３１９とロータマグネット２３の外周面との径方向の距離は、対向面３１９の周方向に亘り一定である。【００２４】
また、周方向に隣接する拡幅部３１８の間には、ロータマグネット２３に向かい開口するスロットオープン３２０が形成される。このスロットオープン３２０の周方向の幅の大きさは、コイル３１２を形成する導電線の直径以下に設けられる。本実施形態では、各分割要素３１６のティース部３１５にコイル３１２を形成した後、それぞれの分割要素３１６を略環状に配置するため、スロットオープン３２０の周方向の幅を小さくすることができる。これにより、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクを低減することができる。【００２５】
ここで、スロットオープン３２０の周方向の幅の大きさは、図４に示すように、周方向に隣接する拡幅部３１８間の距離の最小の大きさとして規定する。本実施形態のスロットオープン３２０の周方向の幅Ｗ１は、約０．６ｍｍである。また、周方向に隣接するスロットオープン３２０間の中心角θ１は、ティース部３１５の数をＮとすると、θ１＝３６０／Ｎ（度）として規定される。本実施形態のピッチ角θ１は、ティース部３１５の数が１２個であるため、３０度となる。以下、周方向に隣接するスロットオープン３２０間の中心角θ１を、ピッチ角θ１とする。そして、ピッチ角θ１における周方向の幅を１ピッチと定義する。【００２６】
対向面３１９の周方向の略中央には、ロータマグネット２３に向かい突出する突部５０が形成される。突部５０は、第１面５１、および、２つの傾斜面５２を有する。第１面５１は、ロータマグネット２３に近接する。傾斜面５２は、第１面５１と対向面３１９とを連結する。ここで、２つの傾斜面５２、第１面５１、および、対向面３１９は、それぞれ滑らかな曲面にて接続される。また、２つの傾斜面５２は、互いを結んだ周方向の幅が径方向外側に向かい大きくなるように傾斜する。また、突部５０は、中心軸Ｊ１に沿ってティース部の全体に設けられる。【００２７】
次に、コギングトルク低減の原理について、図５を用いて説明する。図５は、角度とコギングトルクとの関係を示した図である。図５において、二点鎖線は突部５０によって発生するコギングトルクの波形を示し、実線は突部なしのティース部によって発生するコギングトルクの波形（すなわち、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形）を示し、破線は突部５０を設けたティース部３１５によって発生するコギングトルクの波形を示す。ここで、突部なしのティース部は、突部の有無のみの差異であり、ティース部およびコアバック部のその他の形状は、本実施形態のティース部３１５およびコアバック部３１４と同じ形状である。【００２８】
ティース部３１５が１２個の電機子３１では、対向面３１９の周方向の略中央に突部５０を設けることによって、突部５０によって発生するコギングトルクの波形の位相は、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して、略逆位相となる。【００２９】
したがって、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形と突部５０によって発生するコギングトルクの波形とを重ね合わせることによって、互いの波形を打ち消し合うので、突部５０を設けたティース部３１５によって発生するコギングトルクを大幅に低減することができる。ここで、「スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相と突部によって発生するコギングトルクの波形の位相とが逆位相」とは、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形と突部によって発生するコギングトルクの波形とが基準線ＧＬに対して略線対称となる関係をいう。すなわち、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の振幅が図５中の＋側に最大となる場合、突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅が図５中の−側に最大となり、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の振幅が図５中の−側に最大となる場合、突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅が図５中の＋側に最大となる関係である。【００３０】
特に、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形は、図５に示すように基準線ＧＬからの＋側の振幅の最大値と−側の振幅の最大値とが異なる。したがって、突部５０によって発生するコギングトルクの波形のように、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して逆位相となると、スロットオープン３２０および突部５０によって発生するコギングトルクの波形の基準線ＧＬからの振幅の最大値が角度に対して実質的に同じ傾向となる。したがって、突部５０によって発生するコギングトルクの波形は、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形を効率よく打ち消すことができる。【００３１】
また、突部５０の幅Ｗ２は、スロットオープン３２０の幅Ｗ１よりも大きく、且つ、１ピッチの略半分の大きさ（以下、１／２ピッチという）以下であることが望ましい。すなわち、突部５０を中心として、周方向両側に１／４ピッチ以下であることが望ましい。本実施形態では、突部５０は、１／２ピッチの位置を中心として対称となる形状である。【００３２】
また、突部５０の幅Ｗ２をスロットオープン３２０の幅Ｗ１より大きくすることによって、突部５０の高さＨ２を低くすることができる。その結果、ロータマグネット２３とティース部３１５の対向面３１９との径方向の間隙を小さくすることができる。したがって、高効率のモータを提供することができる。また、突部５０の幅Ｗ２が、１／２ピッチ以下であることによって、突部５０によって発生するコギングトルクの波形は、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形と略逆位相となる。すなわち、突部５０を中心として周方向両側に１／４ピッチより大きい部分では、突部５０によって発生するコギングトルクの波形とスロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形とは逆位相とならない。したがって、突部５０を中心として周方向両側に１／４ピッチ以下であることによって、突部５０によって発生するコギングトルクの波形とスロットオープン３２０によって発生するコギングトルクとは略逆位相となる。その結果、突部５０は効率よくスロットオープン３２０によって発生するコギングトルクを打ち消すことができる。すなわち、突部５０の幅Ｗ２を、スロットオープン３２０の幅Ｗ１より大きく、且つ、１／２ピッチ以下とすることによって、モータに発生するコギングトルクを効率よく低減しつつ、高効率のモータを提供することができる。【００３３】
＜第２の好ましい実施形態＞
本発明の第２の好ましい実施形態について、図６および図７を参照して説明する。図６は、電機子コア６１１の一部を拡大して模式的に示す図である。図７は、図６に示す電機子コア６１１の一部を拡大して模式的に示す図である。本実施形態のインシュレータおよびコイルについては、第１の好ましい実施形態の電機子３１と同様であるためその説明を省略する。また、電機子コア６１１の材料、各寸法、コアプレートの積層枚数等は、第１の好ましい実施形態の電機子コア３１１と同様である。【００３４】
図６に示すように、電機子コア６１１は、コアバック部６１４、および、ティース部６１５を一体に備える。コアバック部６１４は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状に形成される。ティース部６１５は、コアバック部６１４から中心軸Ｊ１に向かって伸びる。本実施形態では、電機子コア３１１と同様に、ティース部６１５の数は１２個である。【００３５】
ティース部６１５は、基部６１７、および、拡幅部６１８を有する。基部６１７は、コアバック部６１４より中心軸Ｊ１に向かって伸びる。拡幅部６１８は、基部６１７より中心軸Ｊ１側に形成され、基部６１７の周方向の幅より大きく形成される。なお、基部６１７の周方向の幅は、径方向に沿って略一定である。また、基部６１７と拡幅部６１８とは、一体に形成されている。拡幅部６１８は、中心軸Ｊ１に向かい周方向の幅が広がるように形成される。そして、拡幅部６１８には、ロータマグネット２３と径方向に対向する対向面６１９が形成される。【００３６】
各ティース部６１５の対向面６１９には、周方向に離間して、２つの突部７０が形成される。また、周方向に隣接する拡幅部６１８の間には、ロータマグネット２３に向かい開口するスロットオープン６２０が形成される。【００３７】
ここで、スロットオープン６２０の周方向の幅Ｗ１ａは、図７に示すように、周方向に隣接する拡幅部６１８間の距離の最小の大きさとして規定する。本実施形態のスロットオープン６２０の周方向の幅Ｗ１ａは、約０．６ｍｍである。また、周方向に隣接するスロットオープン６２０間の中心角θ２は、ティース部６１５の数が１２個であるため、３０度である。以下、周方向に隣接するスロットオープン６２０間の中心角θ２を、ピッチ角θ２とする。そして、ピッチ角θ２における周方向の幅を１ピッチと定義する。【００３８】
２つの突部７０は、対向面６１９の周方向の両端に形成される。これにより、スロットオープン６２０によって発生するコギングトルクの波形の位相に対して、突部７０によって発生するコギングトルクの波形は略逆位相となる。【００３９】
また、突部７０の周方向の幅Ｗ２ａおよび対向面６１９からの高さＨ２ａは、スロットオープン６２０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさと突部７０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさとが略等しくなるように設定する。具体的には、突部７０の周方向の幅Ｗ２ａは、突部５０の周方向の幅Ｗ２の大きさの約半分である。そして、突部７０の対向面６１９からの高さＨ２ａは、突部５０の高さＨ２と略同一である。【００４０】
これにより、スロットオープン６２０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさと突部７０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさが略等しくなる。これにより、スロットオープン６２０によって発生するコギングトルクを効率よく低減することができる。【００４１】
また、突部７０の幅Ｗ２ａは、スロットオープン６２０の幅Ｗ１ａよりも大きく、且つ、１ピッチの略１／４（以下、１／４ピッチという）の大きさ以下であることが望ましい。【００４２】
ここで、突部７０の幅Ｗ２ａをスロットオープン６２０の幅Ｗ１ａより大きくすることによって、突部７０の高さＨ２ａを低くすることができる。その結果、ロータマグネット２３とティース部６１５の対向面６１９との径方向の間隙を小さくすることができる。したがって、高効率のモータを提供することができる。また、突部７０の幅Ｗ２ａが、１／４ピッチ以下であることによって、突部７０によって発生するコギングトルクの波形は、スロットオープン６２０によって発生するコギングトルクの波形と略逆位相となる。その結果、突部７０は効率よくスロットオープン６２０によって発生するコギングトルクを打ち消すことができる。すなわち、突部７０の幅Ｗ２ａを、スロットオープン６２０の幅Ｗ１ａより大きく、且つ、１／４ピッチ以下とすることによって、モータに発生するコギングトルクを効率よく低減しつつ、高効率のモータを提供することができる。【００４３】
＜第３の好ましい実施形態＞
本発明の第３の好ましい実施形態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、電機子コア７１１の一部を拡大して模式的に示す図である。図９は、図８に示す電機子コア７１１の一部を拡大して模式的に示す図である。本実施形態のインシュレータおよびコイルについては、第１の好ましい実施形態の電機子３１と同様であるためその説明を省略する。また、電機子コア７１１の材料、各寸法、コアプレートの積層枚数等は、第１の好ましい実施形態の電機子コア３１１と同様である。【００４４】
図８に示すように、電機子コア７１１は、コアバック部７１４、および、ティース部７１５を一体に備える。コアバック部７１４は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状に形成される。ティース部７１５は、コアバック部７１４から中心軸Ｊ１に向かって伸びる。本実施形態では、電機子コア３１１と同様に、ティース部７１５の数は１２個である。【００４５】
ティース部７１５は、基部７１７、および、拡幅部７１８を有する。基部７１７は、コアバック部７１４より中心軸Ｊ１に向かって伸びる。拡幅部７１８は、基部７１７より中心軸Ｊ１側に形成され、基部７１７の周方向の幅より大きく形成される。なお、基部７１７の周方向の幅は、径方向に沿って略一定である。また、基部７１７と拡幅部７１８とは、一体に形成されている。拡幅部７１８は、中心軸Ｊ１に向かい周方向の幅が広がるように形成される。そして、拡幅部７１８には、ロータマグネット２３と径方向に対向する対向面７１９が形成される。【００４６】
各ティース部７１５の対向面７１９には、対向面７１９の周方向の略中央に設けられた第１突部８０、および、対向面の周方向の両端に設けられた２つの第２突部８１が形成される。【００４７】
また、周方向に隣接する拡幅部７１８の間には、ロータマグネット２３に向かい開口するスロットオープン７２０が形成される。【００４８】
ここで、スロットオープン７２０の周方向の幅Ｗ１ｂは、図９に示すように、周方向に隣接する拡幅部７１８の間の距離の最小の大きさとして規定する。本実施形態のスロットオープン７２０の周方向の幅Ｗ１ｂは、約０．６ｍｍである。また、周方向に隣接するスロットオープン７２０間の中心角θ３は、ティース部７１５の数が１２個であるため、３０度である。以下、周方向に隣接するスロットオープン７２０間の中心角θ３を、ピッチ角θ３とする。そして、ピッチ角θ３における周方向の幅を１ピッチと定義する。【００４９】
上述のように、第１突部８０、および、２つの第２突部８１が対向面７１９に形成されることによって、第１突部８０および第２突部８１のそれぞれによって発生するコギングトルクの波形の位相、および、これらのコギングトルクを重ね合わせた合成のコギングトルクの波形の位相は、スロットオープン７２０によって発生するコギングトルクの波形の位相に対して略逆位相となる。【００５０】
また、第１突部８０および第２突部８１の周方向の幅および対向面７１９からの高さＨ１ｂは、スロットオープン７２０によって発生するコギングトルクの振幅の大きさと第１突部８０および第２突部８１によって発生する合成のコギングトルクの振幅の大きさとが略同等となるように設定される。【００５１】
これにより、スロットオープン７２０によって発生するコギングトルクを第１突部８０および第２突部８１によって発生するコギングトルクにて打ち消すことができる。したがって、モータに発生するコギングトルクを低減することができる。【００５２】
また、第１突部８０の周方向の幅および第２突部８１の周方向の幅は、それぞれ、突部５０の幅Ｗ２および突部７０の幅Ｗ２ａの範囲内にて設定される。しかしながら、第１突部８０および第２突部８１は、突部５０の幅Ｗ２および突部７０の幅Ｗ２ａよりもそれぞれ小さく形成される。【００５３】
＜第４の好ましい実施形態＞
本発明の第４の好ましい実施形態について、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、電機子コア８１ａの一部を模式的に示す斜視図である。図１１は、電機子コア８１ｂの一部を模式的に示す斜視図である。図１２は、電機子コア８１ｃの一部を模式的に示す斜視図である。本実施形態のインシュレータおよびコイルについては、第１の好ましい実施形態の電機子３１と同様であるためその説明を省略する。【００５４】
図１０に示すように、電機子コア８１ａは、コアバック部８１４、および、ティース部８１５を一体に備える。コアバック部８１４は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状に形成される。ティース部８１５は、コアバック部８１４から中心軸Ｊ１に向かって伸びる。また、ティース部８１５は、基部８１５、および、拡幅部８１８を有する。基部８１５は、コアバック部８１４から中心軸Ｊ１に向かって伸びる。拡幅部８１８は、基部８１５より中心軸Ｊ１側に形成され、基部８１５の周方向の幅より大きく形成される。また、基部８１５と拡幅部８１８とは、一体に形成される。そして拡幅部８１８には、ロータマグネット２３と径方向に対向する対向面８１９が形成される。また対向面８１９の周方向の略中央には、突部９０ａが形成される。【００５５】
図１１に示すように、電機子コア８１ｂは、電機子コア８１ａの対向面８１９に設けられた突部９０ａの位置、形状および個数を変更したものである。したがって、以下、電機子コア８１ｂの突部９０ｂについて説明し、他の部位については同一の図番を用いその説明を省略する。【００５６】
電機子コア８１ｂの突部９０ｂは、対向面８１９周方向の両端にそれぞれ設けられる。【００５７】
図１２に示すように、電機子コア８１ｃは、電機子コア８１ａの対向面８１９に設けられた突部９０ａの形状、および個数を変更したものである。したがって、以下、電機子コア８１ｃの第１突部９０ｃ、第２突部９１ｃについて説明し、他の部位については同一の図番を用いその説明を省略する。【００５８】
電機子コア８１ｃの対向面８１９には、周方向の略中央の第１突部９０ｃ、および、周方向の両端の第２突部９１ｃがそれぞれ設けられる。【００５９】
ここで、電機子コア８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、突部を備えるコアプレート、および、突部を備えないコアプレートの２種類のコアプレートを軸方向に積層することによって形成される。図１０〜図１２に示す本実施形態では、これら２種類のコアプレートを交互に積層する。これら２種類のコアプレートは、同じ基材となる鋼板をプレス加工することに形成される。したがって、プレス加工機のパンチ（不図示）の変更のみで対応可能なため、コアプレートの種類によって基材となる鋼板を変更しなくてよい。その結果、電機子コアの生産効率を向上させることができる。【００６０】
また、図１０において、突部９０ａが、電機子３１の突部５０の幅Ｗ２および高さＨ２と同等である場合、突部９０ａによって発生するコギングトルクの波形の振幅は、全てのコアプレートに突部を設けた場合に突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅の略半分となる。したがって、突部９０ａの周方向の幅および対向面８１９に対する高さは、突部９０ａによって発生するコギングトルクの波形の振幅が、全てのコアプレートに突部を設けた場合に突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅と略同等となるように設定する。その結果、突部９０ａの周方向の幅および対向面８１９に対する高さの少なくとも一方は、全てのコアプレートに突部を設けた場合の周方向の幅および高さと比較して大きく成形される。また、図１１に示す電機子コア８１ｂの突部９０ｂの周方向の幅および対向面８１９からの高さの少なくとも一方は、電機子コア６１１の突部７０の周方向の幅Ｗ２ａおよび対向面からの高さＨ２ａより大きくなるように形成される。そして、図１２の電機子コア８１ｃの第１突部９０ｃ、および、第２突部９１ｃのそれぞれの周方向の幅および対向面８１９からの高さの少なくとも一方は、電機子コア７１１の第１突部８０、および、第２突部８１の周方向の幅および対向面からの高さより大きくなるように形成される。【００６１】
＜電機子の製造方法＞
次に、電機子３１の製造方法について、図１３を参照して説明する。図１３は、電機子３１の製造工程を示したフロー図である。【００６２】
まず、電機子３１のスロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形の基本波の位相に対して略逆位相を有するコギングトルクの波形の位相となるように、突部５０の周方向の位置を決定する（ステップＳ１１）。【００６３】
次に、突部５０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさが、スロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形の振幅の大きさと略同等となるように、突部５０の周方向の幅Ｗ２および対向面３１９に対する高さＨ２の値を設定する（ステップＳ１２）。ここで、突部５０によって発生するコギングトルクの波形とスロットオープン３２０によって発生するコギングトルクの波形とを重ね合わせたコギングトルクの波形の振幅の大きさが最小となるように、周方向の幅Ｗ２および高さＨ２の値をパラメータとしてシミュレーションによって設定すればよい。すなわち、シミュレーションにより、電機子コア３１１に発生するコギングトルクが最小となるように、突部５０の周方向の幅Ｗ２および高さＨ２の値をそれぞれパラメータとして設定すればよい。【００６４】
次に、基材となる鋼板をプレス加工することによって、電機子コア３１１を形成する（ステップＳ１３）。【００６５】
次に、電機子コア３１１とコイル３１２との電気的絶縁を図るインシュレータ３１３を電機子コア３１１に装着する（ステップＳ１４）。インシュレータ３１３は、軸方向に２分割されたものを電機子コア３１１の軸方向両側からそれぞれ装着する。【００６６】
次に、ティース部３１５の基部３１７に導電線を巻きつけることによってコイル３１２を形成する（ステップＳ１５）。これにより、電機子３１が完成する。【００６７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。【００６８】
本発明の第１の好ましい実施形態の電機子３１は、ティース部３１５の数が１２個であったが、本発明はこれに限定されることはない。３相のブラシレスモータである場合、ティース部の数は３の倍数であればよい。また、本発明の好ましい第１の実施形態のロータマグネット２３は、８極であったが、本発明はこれに限定されることはない。ロータマグネットの極数は２の倍数であればよい。【００６９】
また、本発明の各実施形態の電機子では、突部をティース部の対向面の周方向の略中央、対向面の周方向の両端、または、対向面の周方向の略中央および周方向の両端に設けられたが、本発明はこれに限定されることはない。突部によって発生するコギングトルクの波形の位相が、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の位相に対して略逆位相となるように突部の周方向の位置を設定すればよい。上述の各実施形態の電機子に設けられた突部は、ロータマグネット２３の磁極の数をＭとし、ティース部の数をＮとした場合、Ｍ：Ｎ＝２：２ｎ＋１（ｎは自然数）、または、Ｍ：Ｎ＝４：２ｎ＋１（ｎは自然数）の関係を満たす場合に限定される。【００７０】
また、Ｍ：Ｎ＝４：２ｎ＋１（ｎは自然数）の関係を満たす場合、ティース部の対向面における略１／４ピッチの位置に突部が設けられるとよい。この突部の個数は、少なくとも１個以上あればよい。また、突部の周方向の幅は、スロットオープンの周方向の幅より大きく、略１／４ピッチ以下であることが望ましい。この関係を満たすことによって、突部の対向面に対する高さを低くすることができ、スロットオープンによって発生するコギングトルクを効率よく打ち消すことができる。したがって、コギングトルクの低減を実現しつつ、高効率のモータを提供することができる。【００７１】
また、本実施形態の電機子の突部の周方向の位置は、突部によって発生するコギングトルクの波形の位相が、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形に対して逆位相となるように設定されるが、厳密に逆位相と限定されることはない。スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形と突部によって発生するコギングトルクの波形とが互いに打ち消し合うことによって、モータのコギングトルクが大幅に低減される効果が発揮できる範囲において、突部の周方向の位置が設けられてもよい。【００７２】
また、本実施形態の電機子の突部の周方向の幅および対向面からの高さは、突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅が、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の振幅と等しくなるように設定されるが、厳密に等しくある必要はない。スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形と突部によって発生するコギングトルクの波形とが、互いに打ち消し合うことによって、モータのコギングトルクが大幅に低減される効果が発揮できる範囲において、スロットオープンによって発生するコギングトルクの波形の振幅と突部によって発生するコギングトルクの波形の振幅とは異なってもよい。【００７３】
また、各実施形態の電機子コアは、コアバック部とティース部とが一体に構成された複数の分割要素を略環状に配置することによって構成されていたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、電機子は、直線状の分割要素を予め形成し、それを略円環状に屈曲することによって、電機子コアを形成してもよい。また、分割要素は、略円環状のコアバック部およびコアバック部とは別体の複数のティース部から構成されてもよい。【００７４】
また、各実施形態のコイル３１２は、集中巻であったが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、複数のティース部に跨って導電線を巻きつける、いわゆる分布巻であってもよい。【００７５】
また、本発明のモータは、ブラシレスモータのみでなく、ブラシを有するモータにも適用することができる。また、本発明の電機子は固定体３側に設けられたが、電機子コアは電機子として回転体側に設けられてもよい。この場合、ロータマグネット２３は永久磁石として固定体側に設けられる。【００７６】
また、本発明のモータ１は、ロータマグネット２３が電機子３１の径方向内側に配置され、回転体２が中心軸Ｊ１を中心に回転する、いわゆる、インナーロータ型のモータであったが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、ロータマグネット２３が電機子３１の径方向外側に配置される、いわゆる、アウターロータ型のモータであってもよい。【００７７】
また、本発明の第４の好ましい実施形態では、突部を設けたコアプレートと突部を設けないコアプレートとを交互に積層することによって電機子コア８１ａを形成したが、本発明はこれに限定されることはない。突部を設けたコアプレートを連続して複数枚積層してもよい。また、突部を設けたコアプレートは、必ずしも電機子コアの軸方向の端面に設けられる必要はない。電機子コアの軸方向の中央部に複数枚積層してもよい。これは、電機子コア８１ｂ、８１ｃについても同様である。【００７８】
また、本発明のモータ１では、ロータマグネット２３に対してスキュー着磁を施すことによって、起電力波形を略正弦波としたが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、電機子のティース部の対向面をスキューさせることによって、起電力波形を略正弦波としてもよい。【００７９】
また、例えば、本発明の電機子の製造方法では、第１の好ましい実施形態の電機子の製造方法について示したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、第１の好ましい実施形態の電機子の製造方法は、第２〜第４の好ましい実施形態の電機子についても同様に適用することができる。【００８０】
また、本発明のモータ１は、電動パワーステアリング装置に搭載されるモータに適用したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、産業機器や事務機器等の低振動を要求される機器に搭載されるモータに本発明を適用してもよい。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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