(57)【要約】【課題】コギングトルクが少なく、且つ、出力の高い電動モータを提供すること。【解決手段】  モータ２０のステータコア２８は、環状のヨーク３１の一部およびティースを含む分割コア３３を周方向Ｃ１に複数並べてなる。隣接する分割コア３３は、周方向Ｃ１に対向し互いに接触する第１および第２の接触面４８，４９を含む。第１および第２の接触面４８，４９に凹凸係合部５４が形成されている。凹凸係合部５４は、軸方向Ｘ１における第１および第２の接触面４８，４９の一部に配置されている。【選択図】図４
2011055666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成されたヨーク、およびヨークの内周に突出形成された複数のティースを含む環状のステータコアを備え、
前記ステータコアは、前記ヨークの一部および前記ティースを含む分割コアを周方向に複数並べてなり、
隣接する分割コアは、ステータコアの周方向に対向し互いに接触する一対の接触面を含み、
一方の接触面に形成された凸部、および他方の接触面に形成され前記凸部に嵌合する凹部を含む凹凸係合部を含み、
前記凹凸係合部は、前記ステータコアの軸方向における前記一対の接触面の一部に配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
請求項１において、ｎを正の整数としたとき、前記凹凸係合部は、前記ステータコアの軸方向における前記一対の接触面毎にｎ個設けられていることを特徴とする電動モータ。
【請求項３】
請求項２において、前記凹凸係合部は、螺旋状に配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項４】
請求項３において、上記複数のティースによって前記一対の接触面の数と同じＳ個のスロットが形成され、
所定の前記一対の接触面をゼロ番として、一対の接触面を前記周方向に順に１，２，…，ｎＳ−１番とし、前記ステータコアの軸方向全長をＬとしたとき、
ｋ（０≦ｋ≦ｎＳ−１）番目の一対の接触面において、前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向一端面からの距離がｋＬ／（ｎＳ）〜（ｋ＋１）Ｌ／（ｎＳ）の範囲に形成されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項５】
請求項１において、前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向における前記一対の接触面の両端部に配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項６】
請求項５において、前記一対の接触面の両端部に配置されている前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向に関する長さが同じであることを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車等の車両用のパワーステアリング装置に用いられる電動モータは、永久磁石を有するロータと、ロータを取り囲むステータとを備えるものがある。このようなモータのステータは、環状のヨーク、およびヨークから径方向内方に延びる複数のティースとからなるステータコアと、ティースに巻かれたコイルとを含んでいる。ステータコアには、周方向に分割された複数の分割コアを組み合わせてなるものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
各分割コアに、例えば１つのティースが形成されており、分割コア単品の状態でコイルを巻き易い形状とされている。これにより、コイルの巻線の密度を高くできるので、モータの出力を大きくできる。ステータコアは、複数の分割コアを周方向に並べ、隣り合う分割コアの周方向の端部同士を固定することで形成されている。このステータコアは、通常、有底円筒状のハウジングに圧入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９５１９２号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／１２０９７５Ａ１号公報
【特許文献３】特開２００８−９２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハウジングは、開口している先端部の剛性が、閉じられている基端部の剛性よりも低い。このため、ハウジングにステータコアが圧入されることにより、ハウジングの先端部を拡径しようとする力がハウジングに作用したとき、ハウジング先端の開口部が拡径するように変形する。その結果、ハウジング内において、分割コアの並びが不均一になり、コギングトルクが増加してしまう。特に、各分割コアの位置がステータの径方向にずれるという、倒れ現象が生じると、隣接する分割コア間の接触状態にばらつきが出る。その結果、磁気抵抗のバランスが崩れてしまい、コギングトルクが増加してしまう。この傾向は、ステータコアが軸方向に長くなることで分割コアの倒れが生じ易い場合ほど顕著である。
【０００６】
特許文献１〜３では、隣り合う分割コアの対向する端部の一方に凸部を設け、他方に凹部を設けている。これにより、各分割コアがステータの径方向にずれる（倒れる）ことを抑制している。
しかしながら、このような凸部や凹部といった形状を分割コアに設けると、隣接する分割コア同士の接触を、完全な面接触にし難い。具体的には、凹部と凸部との間等に微小な隙間が生じてしまう。このような隙間は、磁気抵抗増大の原因となり、電動モータの出力が低下してしまう。
【０００７】
特許文献３では、凹部と凸部が、ステータの軸方向の全域に亘って形成されているので、磁気抵抗が大きく、電動モータの出力が小さくなってしまう。
このような、凹部と凸部とを設けたことにより生じる出力低下について対策することが、電動モータの出力を向上するために必要である。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、コギングトルクが少なく、且つ、出力の高い電動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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、環状に形成されたヨーク（３１）、およびヨークの内周に突出形成された複数のティース（３２）を含む環状のステータコア（２８；２８Ａ）を備え、前記ステータコアは、前記ヨークの一部（３４）および前記ティースを含む分割コア（３３）を周方向（Ｃ１）に複数並べてなり、隣接する分割コアは、ステータコアの周方向に対向し互いに接触する一対の接触面（４８，４９）を含み、一方の接触面に形成された凸部（５５）、および他方の接触面に形成され前記凸部に嵌合する凹部（５６）を含む凹凸係合部（５４）を含み、前記凹凸係合部は、前記ステータコアの軸方向（Ｘ１）における前記一対の接触面の一部に配置されていることを特徴とする電動モータ（２０；２０Ａ）を提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、凹凸係合部が設けられていることにより、隣接する分割コア同士がステータコアの径方向に関して位置ずれするという倒れが生じることを抑制できる。これにより、隣接する分割コア間の接触状態を所望の状態にすることができる。その結果、磁気抵抗のバランスが崩れることを抑制できるので、コギングトルクを低くできる。また、凹凸係合部は、ステータコアの軸方向に関して、一対の接触面の一部に形成されている。これにより、現実的には避けられない、凹部と凸部との間の隙間に起因する磁気抵抗の増大を可及的に少なくすることができる。したがって、磁気抵抗の増大に起因する電動モータの出力低下を最小限にすることができるので、出力の高い電動モータを実現できる。
【００１０】
また、本発明において、ｎを正の整数としたとき、前記凹凸係合部は、前記ステータコアの軸方向における前記一対の接触面毎にｎ個設けられている場合がある（請求項２）。
この場合、各一対の接触面のそれぞれに凹凸係合部を設けることができる。これにより、各接触面に同数の凹凸係合部を設けることができるので、ステータコアの周方向に関して凹凸係合部をバランスよく配置することができる。その結果、全ての分割コアにおいて、隣接する分割コアに対する倒れを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記凹凸係合部は、螺旋状に配置されている場合がある（請求項３）。
この場合、凹凸係合部が設けられている各部分におけるコギングトルクの波形の位相を、規則的にずらすことができる。これにより、ステータコアの軸方向に関する各部分におけるコギングトルクの波形を合成したときの波形、すなわち、電動モータのコギングトルクの波形の振幅を小さくできる。これにより、電動モータのコギングトルクを極めて小さくできる。例えば、ロータ磁石にスキューが設けられている場合には、コギングトルクをより一層低減することができる。
【００１２】
また、本発明において、上記複数のティースによって前記一対の接触面の数と同じＳ個のスロット（３０）が形成され、所定の前記一対の接触面をゼロ番として、一対の接触面を前記周方向に順に１，２，…，ｎＳ−１番とし、前記ステータコアの軸方向全長をＬとしたとき、ｋ（０≦ｋ≦ｎＳ−１）番目の一対の接触面において、前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向一端面（３１ａ）からの距離がｋＬ／（ｎＳ）〜（ｋ＋１）Ｌ／（ｎＳ）の範囲に形成されている場合がある（請求項４）。
【００１３】
この場合、各凹凸係合部を、ステータコアの軸方向に関して同じ長さにすることができ、且つ、ステータコアの周方向に重ならないように（ステータコアの軸方向の位置が重ならないように）配置できる。このような配置により、ステータコアの軸方向に関して、ステータコアの各部分のコギングトルクの波形をよりバランスよく分布できる。その結果、電動モータのコギングトルクをより少なくできる。また、例えば、スキュー配置された磁石を有するロータに対して、コギングトルクを増加することなく、凹凸係合部を設けることができる。
【００１４】
また、本発明において、前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向における前記一対の接触面の両端部（５８，５９）に配置されている場合がある（請求項５）。
この場合、凹凸係合部を一対の接触面の両端部に配置することにより、ステータコアに加わる径方向の回転モーメントをゼロにすることができる。その結果、一対の接触面がステータコアの径方向に相対移動することをより確実に規制することができるので、各分割コアの倒れをより確実に抑制できる。また、例えば、ロータの軸方向に２段積みにされ周方向に互いに所定角度ずれるように配置された２段積み磁石を有するロータを用いる場合には、コギングトルクを極めて少なくしつつ、凹凸係合部を設けることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記一対の接触面の両端部に配置されている前記凹凸嵌合部は、前記ステータコアの軸方向に関する長さが同じである場合がある（請求項６）。
この場合、ステータコアの軸方向の一端側の凹凸係合部が設けられている部分におけるコギングトルクの波形と、ステータコアの軸方向の他端側の凹凸係合部が設けられている部分におけるコギングトルクの波形とを、略完全に相殺することができるので、電動モータのコギングトルクをより一層低減することができる。
【００１６】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる電動モータとしてのブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解図である。
【図２】モータの図解的な断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】ステータコアおよびロータの永久磁石の図解的な展開図であり、ステータコアの外周面、一部断面および永久磁石の外周面の一部を見た状態を示している。
【図５】ステータコアの各部を軸方向と直交する断面で見た図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係るモータの断面図である。
【図７】別の実施形態におけるステータコアおよびロータの永久磁石の図解的な展開図であり、ステータコアの外周面、一部断面および永久磁石の外周面の一部を見た状態を示している。
【図８Ａ】ステータコアの他端部の断面図である。
【図８Ｂ】ステータコアの中間部の断面図である。
【図９】モータのコギングトルクについて説明するための図解図である。
【図１０】モータのコギングトルクについて説明するための図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる電動モータとしてのブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図解図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結されている中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されているピニオン軸７と、ピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を形成し且つ車両の左右方向に延びるラック軸１０とを有している。
【００１９】
ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１１が連結されており、各タイロッド１１は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪１２に連結されている。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転は中間軸５等を介してピニオン８に伝達され、ピニオン８およびラック９によって、車両の左右方向に沿うラック軸１０の直線運動に変換される。これにより車輪１２の転舵が達成される。
【００２０】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸としての第１の操舵軸１３と、自在継手４に連なる出力軸としての第２の操舵軸１４とを有している。これら第１および第２の操舵軸１３，１４は、トーションバー１５を介して互いに同軸的に連結されている。
トーションバー１５の近傍には、トーションバー１５のねじれに起因する第１の操舵軸１３と第２の操舵軸１４との相対回転変位量を検出するトルクセンサ１６が設けられている。このトルクセンサ１６の検出信号は、制御部１７に与えられる。制御部１７は、トルクセンサ１６からの検出信号に基づいて操舵部材２に加えられた操舵トルクを算出する。そして、算出した操舵トルクや車速センサ１８からの車速検出信号等に基づいて、ドライバ１９を介して、操舵補助用の電動モータとしてのブラシレスモータ２０の駆動を制御する。これにより、ブラシレスモータ２０（以下、単にモータ２０ともいう。）が駆動する。モータ２０の出力軸２１の出力回転は、歯車装置としての減速機２２で減速された後、第２の操舵軸１４へ伝達される。第２の操舵軸１４に伝えられた動力は、さらに中間軸５等を介して、上記ラック軸１０、タイロッド１１およびナックルアーム等を含む舵取り機構３５に伝えられ、運転者の操舵が補助される。
【００２１】
図２は、モータ２０の図解的な断面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、モータ２０は、例えば、インナーロータ型の３相ブラシレスモータであって、後述する永久磁石２７の磁極の数Ｐ＝２、且つ、スロット３０の数Ｓ＝３の、２極３スロットのブラシレスモータである。
モータ２０は、出力軸２１と、出力軸２１に同行回転可能に連結された環状のロータ２３と、ロータ２３の周囲を取り囲む環状のステータ２４と、ロータ２３およびステータ２４を収容する筒状のハウジング２５とを備えている。
【００２２】
ロータ２３は、出力軸２１に同軸的に連結された環状のロータコア２６と、このロータコア２６の外周に固定された永久磁石２７とを備えている。
永久磁石２７は、複数の磁極を有する多極磁石であり、複数のセグメント磁石５７によって形成されている。永久磁石２７の外周面の磁極は、Ｎ極およびＳ極が永久磁石２７の周方向に交互に入れ替わっている。永久磁石２７は、例えば２極の磁極を有している。なお、ロータコア２６の外周に固定される磁石としては、リング磁石などの他の永久磁石であってもよい。
【００２３】
ステータ２４は、環状のステータコア２８と、このステータコア２８に巻回された複数のコイル２９とを含む。なお、以下では、ステータコア２８の軸方向Ｘ１を単に軸方向Ｘ１といい、ステータコア２８の径方向Ｒ１と単に径方向Ｒ１といい、ステータコア２８の周方向Ｃ１を単に周方向Ｃ１という。
ステータコア２８は、電磁鋼板を打ち抜いて所定の形状に形成された複数枚の薄板が軸方向Ｘ１に積層固定された積層体である。電磁鋼板としては、例えば表面に絶縁処理が施されたケイ素鋼板等を用いることができる。なお、ステータコア２８は、例えば、軟磁性材料を含む粉末材料によって形成された圧粉体であってもよい。軟磁性材料としては、鉄、フェライト、センダスト、パーマロイ、パーメンジュールを例示することができる。
【００２４】
ステータコア２８は、円環状のヨーク３１と、このヨーク３１の内周から径方向Ｒ１の内方に向けて突出形成された複数のティース３２とを含む。本実施形態では、例えば３個のティース３２が設けられている。ティース３２は、周方向Ｃ１に関して等間隔に配置されている。各ティース３２にコイル２９が巻き回されている。
ステータコア２８は、複数の分割コア３３が周方向Ｃ１に沿って環状に組み合わされてなる。すなわち、ヨーク３１は、３個の分割ヨーク３４が環状に組み合わされることにより構成されており、ティース３２は、分割ヨーク３４ごとに設けられている。
【００２５】
各分割コア３３は、ヨーク３１の一部としての円弧形形状に形成された分割ヨーク３４と、分割ヨーク３４の内側面から径方向Ｒ１の内方に延びるティース３２とを含む。各分割コア３３は、同じ形状に形成されている。
複数のティース３２は、周方向Ｃ１に等間隔を隔てて環状に配置されている。隣接するティース３２の間には、スロット３０が形成されている。本実施の形態では、ティース３２が３個設けられているので、スロット数Ｓ＝３である。各ティース３２は、概ね断面Ｔ字形形状をなしている。
【００２６】
図２を参照して、ハウジング２５は、一端が開放され他端が塞がれた有底円筒状のハウジング本体３７と、ハウジング本体３７の一端を覆う蓋３８とを含む。
ハウジング本体３７は、筒状部３９と、この筒状部３９の他端から筒状部３９の径方向内方に延び出力軸２１が挿通する挿通孔４０ａが中心部に形成された環状板部４０とを含む。環状板部４０の内周部に軸受４１が保持されている。筒状部３９の内周には、焼嵌めまたは圧入によってステータコア２８のヨーク３１が固定されている。すなわち、ハウジング２５とステータコア２８との嵌合はタイトフィットとされている。
【００２７】
蓋３８の中心部には、軸受４２が保持されている。出力軸２１は、上記２つの軸受４１，４２を介してハウジング２５に回転可能に支持されている。
図３を参照して、各分割コア３３の分割ヨーク３４は、周方向Ｃ１の一端に形成された第１の接触面４８と、周方向Ｃ１の他端に形成された第２の接触面４９とを含んでいる。第１の接触面４８および第２の接触面４９は、それぞれ、径方向Ｒ１に沿って延びる平坦面であり、軸方向Ｘ１に関して分割ヨーク３４の全域に設けられている。
【００２８】
各分割コア３３の第１の接触面４８は、周方向Ｃ１に隣接する分割コア３３の第２の接触面４９と周方向Ｃ１に対向しており、略全面に亘って面接触している。
これらの対をなす第１の接触面４８および第２の接触面４９は、一対の接触面であり、接触面ユニット５０を形成している。接触面ユニット５０は、分割コア３３同士の境界のそれぞれに配置されているので、スロット数Ｓの数と同じ数（本実施の形態において、３個）設けられている。接触面ユニット５０の１つは第１の接触面ユニット５１とされ、別の接触面ユニット５０は、第２の接触面ユニット５２とされ、さらに別の接触面ユニット５０は、第３の接触面ユニット５３とされている。なお、以下では、接触面ユニット５０について述べるときには、第１〜第３の接触面ユニット５１〜５３を総称していうものとする。
【００２９】
軸方向Ｘ１と直交する任意の断面において、３つの接触面ユニット５１〜５３のうちの１つに凹凸係合部５４が設けられている。凹凸係合部５４は、周方向Ｃ１に隣接する分割コア３３，３３が径方向Ｒ１に関して相対移動すること（倒れ）を抑制するためのものである。
凹凸係合部５４は、第１の接触面４８に形成された凸部５５と、第２の接触面４９に形成され前記凸部５５に係合する凹部５６とを含んでいる。なお、凸部５５と凹部５６の配置を入れ換えてもよい。
【００３０】
凸部５５は、径方向Ｒ１に関する第１の接触面４８の中間部に配置されており、第１の接触面４８から周方向Ｃ１の一方に突出している。軸方向Ｘ１に沿って見たとき、凸部５５は、第１の接触面４８から、径方向Ｒ１と交差する方向に延びており、例えば矩形形状に形成されている。
凹部５６は、径方向Ｒ１に関する第２の接触面４９の中間部に配置されており、第１の接触面４８から周方向Ｃ１の一方に向けて窪んでいる。軸方向Ｘ１に沿って見たとき、凹部５６は、第２の接触面４９から、径方向Ｒ１と交差する方向に向けて窪んでおり、例えば矩形形状に形成されている。凸部５５は、凹部５６に嵌め込まれており、凸部５５の外側面と、凹部５６の内側面とが略全面に亘って面接触している。凸部５５と凹部５６とは、径方向Ｒ１の相対移動が規制されている。これにより、周方向Ｃ１に隣接する分割コア３３が径方向Ｒ１に相対変位すること（倒れを生じること）が抑制されている。
【００３１】
図４は、ステータコア２８およびロータ２３の永久磁石２７の図解的な展開図であり、ステータコア２８の外周面、一部断面および永久磁石２７の外周面の一部を見た状態を示している。
図４を参照して、各接触面ユニット５０に凹凸係合部５４が設けられている。なお、一部の接触面ユニット５０に凹凸係合部５４を設けてもよい。各接触面ユニット５０において、凹凸係合部５４は、軸方向Ｘ１に関する第１および第２の接触面４８，４９の一部に配置されている。
【００３２】
各接触面ユニット５０において、凹凸係合部５４は、ｎ個設けられている（ｎは正の整数。本実施の形態において、２個）。これにより、ステータコア２８全体として、ｎＳ個（本実施の形態において、６個）の凹凸係合部５４が設けられている。
また、凹凸係合部５４は、螺旋状に配置されている。具体的には、ステータコア２８のヨーク３１の軸方向一端面３１ａに最も近い凹凸係合部５４（５４１）から周方向Ｃ１の一方に進んだとき、周方向Ｃ１の下流側にある凹凸係合部５４ほど、ヨーク３１の軸方向他端面３１ｂ側に位置している。ｎ＝２とし、且つ、凹凸係合部５４を螺旋状に配置していることにより、ステータコア２８には、凹凸係合部５４が全体として螺旋状に２周形成されている。
【００３３】
図５は、ステータコア２８の各部を軸方向Ｘ１と直交する断面で見た図である。図５を参照して、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから１番目の凹凸係合部５４（５４１）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面１においては、第１の接触面ユニット５１に凹凸係合部５４１が形成されており、第２および第３の接触面ユニット５２，５３には凹凸係合部５４が形成されていない。
【００３４】
同様に、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから２番目の凹凸係合部５４（５４２）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面２においては、第２の接触面ユニット５２に凹凸係合部５４２が形成されており、第３および第１の接触面ユニット５３，５１には凹凸係合部５４が形成されていない。
また、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから３番目の凹凸係合部５４（５４３）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面３においては、第３の接触面ユニット５３に凹凸係合部５４３が形成されており、第１および第２の接触面ユニット５１，５２には凹凸係合部５４が形成されていない。
【００３５】
また、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから４番目の凹凸係合部５４（５４４）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面４においては、第１の接触面ユニット５１に凹凸係合部５４４が形成されており、第２および第３の接触面ユニット５２，５３には凹凸係合部５４が形成されていない。
また、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから５番目の凹凸係合部５４（５４５）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面５においては、第２の接触面ユニット５２に凹凸係合部５４５が形成されており、第３および第１の接触面ユニット５３，５１には凹凸係合部５４が形成されていない。
【００３６】
また、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａから６番目の凹凸係合部５４（５４６）を含み軸方向Ｘ１と直交する断面６においては、第３の接触面ユニット５３に凹凸係合部５４６が形成されており、第１および第２の接触面ユニット５１，５２には凹凸係合部５４が形成されていない。
以上より、軸方向Ｘ１と直交する任意の断面において、ステータコア２８には、１箇所の凹凸係合部５４が設けられている。
【００３７】
図４を参照して、ここで、接触面ユニット５０から１つを所定の接触面ユニット５０として選ぶ。例えば、第１の接触面ユニット５１を選ぶ。そして、この第１の接触面ユニット５１（第１の接触面ユニット５１の第１および第２の接触面４８，４９）をゼロ番として、周方向Ｃ１の一方に沿って接触面ユニット５０に順に１，２，…，（ｎＳ−１）と番号を付す。
【００３８】
本実施の形態では、（ｎＳ−１）＝５であるので、第１の接触面ユニット５１の番号はゼロ、この第１の接触面ユニット５１に対して周方向Ｃ１の一方側にある第２の接触面ユニット５２の番号は１、というように、各接触面ユニット５０に０，１，２，３，４，５の番号を順に付す。
本実施の形態では、接触面ユニット５０の数は３であるので、ゼロ番目と３番目は第１の接触面ユニット５１である。同様に、１番目と４番目は第２の接触面ユニット５２であり、２番目と５番目は第３の接触面ユニット５３である。
【００３９】
ステータコア２８のヨーク３１の軸方向全長をＬとしたとき、ｋ番目の接触面ユニット５０において、凹凸係合部５４は、ステータコア２８のヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、
ｋＬ／（ｎＳ）〜（ｋ＋１）Ｌ／（ｎＳ）…（１）
の範囲に形成されている。なお、０≦ｋ≦（ｎＳ−１）である。
【００４０】
本実施の形態において、ｎＳ＝６であるので、上記式（１）は、
ｋＬ／６〜（ｋ＋１）Ｌ／６…（２）
となる。したがって、ｋ＝ゼロ番目の凹凸係合部５４１は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離ｘが、０〜Ｌ／６の範囲（０≦ｘ＜Ｌ／６）に形成されている。
同様に、ｋ＝１番目の凹凸係合部５４２は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、Ｌ／６〜２Ｌ／６の範囲（Ｌ／６≦ｘ＜２Ｌ／６）に形成されている。
【００４１】
また、ｋ＝２番目の凹凸係合部５４３は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、２Ｌ／６〜３Ｌ／６の範囲（２Ｌ／６≦ｘ＜３Ｌ／６）に形成されている。
また、ｋ＝３番目の凹凸係合部５４４は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、３Ｌ／６〜４Ｌ／６の範囲（３Ｌ／６≦ｘ＜４Ｌ／６）に形成されている。
また、ｋ＝４番目の凹凸係合部５４５は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、４Ｌ／６〜５Ｌ／６の範囲（４Ｌ／６≦ｘ＜５Ｌ／６）に形成されている。
【００４２】
また、ｋ＝５番目の凹凸係合部５４６は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が、５Ｌ／６〜６Ｌ／６の範囲（５Ｌ／６≦ｘ≦６Ｌ／６）に形成されている。
上記の構成により、ｎ＝２のとき、各接触面ユニット５０に配置された２つの凹凸係合部５４は、Ｌ／２、すなわち、ステータコア２８のヨーク３１の軸方向全長Ｌの半分のピッチで軸方向Ｘ１に並んでいる。
【００４３】
さらに、各接触面ユニット５０に設けられる凹凸係合部５４の数ｎ（凹凸係合部５４を螺旋状に配置するときの巻き数）が大きいほどコギングトルクを低減できる。以下に理由を説明する。
軸方向Ｘ１に関して、永久磁石２７の長さは、ヨーク３１の長さと同じにされており、且つ、位置が揃えられている。永久磁石２７は、セグメント磁石５７を軸方向Ｘ１にｎＳ段（本実施の形態において、６段）に積層した状態で、ロータコアに固定されてなる。ヨーク３１の軸方向一端面３１ａ側のセグメント磁石５７を１段目のセグメント磁石５７とし、軸方向Ｘ１に沿って各セグメント磁石５７を２，３，４，５，６段目のセグメント磁石とする。
【００４４】
各段のセグメント磁石５７は、周方向Ｃ１の位相がずらされており、永久磁石２７全体として、スキューがつけられている。このスキューの角度θ０は、下記式（３）によって設定されている。
θ０＝３６０／〔ＬＣＭ（Ｐ，Ｓ）〕…（３）
ただし、ＬＣＭ（Ｐ，Ｓ）は、磁極の数Ｐおよびスロット数Ｓの最小公倍数。本実施の形態では、〔ＬＣＭ（Ｐ，Ｓ）〕＝６であるので、θ０＝６０度となる。
【００４５】
軸方向Ｘ１において、各段のセグメント磁石５７の位置は、対応する凹凸係合部５４の位置と揃えられている。なお、実際に使用する永久磁石の着磁スキューは、段数ｎＳが無限大に相当する。
上記の構成により、各段目のセグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形は、ロータ２３の回転角をθとして、下記式（４）のように表すことができる。
【００４６】
｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎＰ（θ−対応する凹凸係合部５４の位置−ロータ２３のスキューによる相対位置）…（４）。より具体的には、下記のように表すことができる。
３ｍ−２段目：
｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−２（３ｍ−３）π／３−（３ｍ−３）π／（９ｎ）｝
３ｍ−１段目：
｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−２（３ｍ−２）π／３−（３ｍ−２）π／（９ｎ）｝。
【００４７】
３ｍ段目：
｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−２（３ｍ−１）π／３−（３ｍ−１）π／（９ｎ）｝。
なお、１≦ｍ≦ｎである。
以上より、３ｍ−２段目、３ｍ−１段目および３ｍ段目の各セグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形の位相差の合計は、（２／３）π＋π／（９ｎ）となる。
【００４８】
したがって、１段目〜３ｎ段目（本実施の形態において、６段目）のセグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形は、それぞれ、下記のように表すことができる。
１段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２（θ）
２段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−（  ２／３）π−  π／（９ｎ）｝
３段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−（  ４／３）π−２π／（９ｎ）｝
４段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−（  ６／３）π−３π／（９ｎ）｝
５段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−（  ８／３）π−４π／（９ｎ）｝
６段目：｛１／（３ｎ）｝ｓｉｎ２｛θ−（１０／３）π−５π／（９ｎ）｝
以上より、１段目〜６段目の各セグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形の位相差は、（２／３）π＋π／（９ｎ）となる。
【００４９】
ここで、３ｍ−２段目、３ｍ−１段目および３ｍ段目の各セグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形の位相が１２０度ずつずれていることが好ましい。これらのセグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形が互いに相殺し合い、コギングトルクの合計が略ゼロになるからである。
上記のように、３ｍ−２段目、３ｍ−１段目および３ｍ段目の各セグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形の位相差は、（２／３）π＋π／（９ｎ）である。したがって、ｎが大きいほど、上記位相差が（２／３）π、すなわち１２０度に近づく。したがって、ステータコア２８における凹凸係合部５４の周回数ｎ（螺旋の巻き数、段数ともいう）が大きいほど、コギングトルクを低減することができる。
【００５０】
仮に、凹凸係合部５４を規則的な螺旋状に配置せず、ランダムな配置とした場合には、上記のような、３ｍ−２段目、３ｍ−１段目および３ｍ段目の各セグメント磁石５７におけるコギングトルクの波形の位相を１２０度ずつずらすという概念から外れてしまう。その結果、コギングトルクを低減し難い。
なお、本実施の形態では、各セグメント磁石５７の位相をずらすように配置することで、ロータ２３にスキューを設けたけれども、例えば、スキュー着磁されたリング磁石を用いてロータ２３にスキューを設けるようにしてもよい。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、凹凸係合部５４が設けられていることにより、隣接する分割コア３３同士が径方向Ｒ１に関して位置ずれするという倒れが生じることを抑制できる。これにより、隣接する分割コア３３間の接触状態を所望の状態にすることができる。その結果、磁気抵抗のバランスが崩れることを抑制できるので、コギングトルクを低くできる。
【００５２】
また、各凹凸係合部５４は、軸方向Ｘ１に関して、対応する接触面ユニット５０の一対の接触面４８，４９の一部に形成されている。これにより、現実的には避けられない、凹部５６と凸部５５との間の隙間に起因する磁気抵抗の増大を可及的に少なくすることができる。したがって、磁気抵抗の増大に起因するモータ２０の出力低下を最小限にすることができるので、出力の高いモータ２０を実現できる。
【００５３】
さらに、凹凸係合部５４は、接触面ユニット５０毎にｎ個設けられている。これにより、各接触面ユニット５０に同数の凹凸係合部５４を設けることができるので、周方向Ｃ１に関して、凹凸係合部５４をバランスよく配置することができる。その結果、全ての分割コア３３において、隣接する分割コア３３に対する倒れを抑制することができる。
また、各接触面ユニット５０に凹凸係合部５４を２個設けているので、１個の場合よりも、分割コア３３の倒れを抑制する効果を格段に向上できる。
【００５４】
また、凹凸係合部５４は、全体として螺旋状に配置されている。これにより、凹凸係合部５４が設けられている各部分におけるコギングトルクの波形の位相を、規則的にずらすことができる。これにより、軸方向Ｘ１に関するモータ２０の各部分におけるコギングトルクの波形を合成したときの波形、すなわち、モータ２０のコギングトルクの波形の振幅を小さくできる。これにより、モータ２０のコギングトルクを極めて小さくできる。また、ロータ２３の永久磁石２７にスキューが設けられているので、モータ２０のコギングトルクをより一層低減することができる。
【００５５】
さらに、凹凸係合部５４を全体として螺旋状に配置していることに加え、ｋ番目の接触面ユニット５０において、凹凸係合部５４は、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離がｋＬ／（ｎＳ）〜（ｋ＋１）Ｌ／（ｎＳ）の範囲に形成されている。これにより、各凹凸係合部５４を、軸方向Ｘ１に関して同じ長さにすることができ、且つ、周方向Ｃ１に重ならないように（軸方向Ｘ１の位置が重ならないように）配置できる。
【００５６】
このような配置により、軸方向Ｘ１に関して、ステータコア２８の各部分のコギングトルクの波形を、よりバランスよく分布できる。その結果、モータ２０のコギングトルクをより少なくできる。また、スキュー配置された永久磁石２７を有するモータ２０において、コギングトルクを増加することなく、凹凸係合部５４を設けることができる。
また、前述のように、凹凸係合部５４を全体として螺旋状に配置していることに加え、ｋ番目の接触面ユニット５０において、凹凸係合部５４は、ステータコア２８のヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離がｋＬ／（ｎＳ）〜（ｋ＋１）Ｌ／（ｎＳ）の範囲に形成されている。
【００５７】
これにより、永久磁石２７にスキューを設けたことで低減される６次成分のコギングトルクの波形、すなわち、軸方向Ｘ１における各段で発生する〔ＬＣＭ（Ｐ，Ｓ）〕＝〔ＬＣＭ（２，３）〕＝６次成分のコギングトルクの波形を略完全に打ち消しあうことができる。その上、凹凸係合部５４をランダムに配列したときよりも、永久磁石２７のスキューの効果を高めることができる。したがって、コギングトルクを極めて小さくできる。また、凹凸係合部５４の数（螺旋の巻き数）を大きくする程、コギングトルクを低減できる。
【００５８】
電動パワーステアリング装置１では、このように、コギングトルクが小さく、且つ、出力の高いモータ２０を用いており、モータ２０から操舵部材２に、脈動するようなトルク変動が伝わることを抑制できる。その結果、操舵フィーリングに優れ、且つ、十分なトルクアシストをすることのできる電動パワーステアリング装置１を実現できる。特に、操舵部材２を運転者が回転する速度が遅いときでも、脈動するようなトルクの変動が抑制されているので、操舵フィーリングの向上効果は大きい。しかも、モータ２０の振動および音が小さいので、より一層操舵フィーリングを向上できる。
【００５９】
図６は、本発明の別の実施の形態に係るモータ２０Ａの断面図である。図７は、ステータコア２８Ａおよびロータ２３Ａの永久磁石２７Ａの図解的な展開図であり、ステータコア２８Ａの外周面、一部断面および永久磁石２７Ａの外周面の一部を見た状態を示している。なお、以下では、図１〜図５に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同一の符号を付してその説明を省略する
図６および図７を参照して、本実施の形態の主な特徴は、ステータコア２８Ａの各接触面ユニット５０において、軸方向Ｘ１に関する一対の端部５８，５９に凹凸係合部５４が配置されており、且つ、これら一端部５８の凹凸係合部５４と他端部５９の凹凸係合部５４とが軸方向Ｘ１の長さを同じにされている点にある。
【００６０】
図７を参照して、より具体的には、第１の接触面ユニット５１の一端部５８（５８１）および他端部５９（５９１）に、凹凸係合部５４が形成されている。これら第１の接触面ユニット５１の一端部５８１の凹凸係合部５４と、他端部５９１の凹凸係合部５４とは、軸方向Ｘ１の長さが長さＬ１１で同じである。
また、第２の接触面ユニット５２の一端部５８（５８２）および他端部５９（５９２）に、凹凸係合部５４が形成されている。これら第２の接触面ユニット５２の一端部５８２の凹凸係合部５４と、他端部５９２の凹凸係合部５４とは、軸方向Ｘ１の長さが長さＬ１１で同じである。
【００６１】
また、第３の接触面ユニット５３の一端部５８（５８３）および他端部５９（５９３）に、凹凸係合部５４が形成されている。これら第３の接触面ユニット５３の一端部５８３の凹凸係合部５４と、他端部５９３の凹凸係合部５４とは、軸方向Ｘ１の長さが長さＬ１１で同じである。
上記の構成により、ステータコア２８の一端部６１および他端部６２は、接触面ユニット５０の対応する一端部５８および他端部５９を含んでおり、各接触面ユニット５０に凹凸係合部５４を有する領域とされている。また、ステータコア２８の中間部６３は、何れの接触面ユニット５０にも凹凸係合部５４を有さない領域とされている。
【００６２】
図６を参照して、これにより、ステータコア２８の一端部６１においては、各接触面ユニット５０に凹凸係合部５４が配置されている。図８Ａを参照して、同様に、ステータコア２８の他端部６２においては、各接触面ユニット５０に凹凸係合部５４が配置されている。また、図８Ｂを参照して、ステータコア２８の中間部６３においては、何れの接触面ユニット５０にも凹凸係合部５４は配置されていない。
【００６３】
図７を参照して、ロータ２３Ａの永久磁石２７Ａは、セグメント磁石を軸方向Ｘ１において２段に積層されてなる。軸方向Ｘ１の一端側のセグメント磁石を１段目のセグメント磁石５７１とし、軸方向Ｘ１の他端側のセグメント磁石を２段目のセグメント磁石５７２とする。軸方向Ｘ１に関して、永久磁石２７Ａの半分が１段目のセグメント磁石５７１となっており、残りの半分が２段目のセグメント磁石５７２となっている。
【００６４】
１段目のセグメント磁石５７１と２段目のセグメント磁石５７２とは、周方向Ｃ１の位相がずらされている。これにより、永久磁石２７Ａ全体として、スキューがつけられている。このスキューの角度θ０Ａは、下記式（５）によって設定されている。
θ０Ａ＝３６０÷〔ＬＣＭ（Ｐ，Ｓ）〕÷２…（５）
すなわち、１段目のセグメント磁石５７１と２段目のセグメント磁石５７２とは、周方向Ｃ１に関して電気角で１８０度ずらされて配置されている。
【００６５】
上記の構成により、ステータコア２８の一端部６１におけるコギングトルクの波形は、ロータ２３Ａの回転角をθとして、例えば、
１／２ｓｉｎ６０θ…（６）
となる。
また、ステータコア２８の中間部６３のうち、１段目のセグメント磁石５７１と径方向Ｒ１に対向する部分６３ａにおけるコギングトルクの波形は、例えば、
ｓｉｎ６０θ…（７）
となる。
【００６６】
また、ステータコア２８の中間部６３のうち、２段目のセグメント磁石５７２と径方向Ｒ１に対向する部分６３ｂにおけるコギングトルクの波形は、例えば、
ｓｉｎ６０（θ−π）…（８）
となる。
また、ステータコア２８の他端部６２におけるコギングトルクの波形は、例えば、
１／２ｓｉｎ６０（θ−π）…（９）
となる。
【００６７】
上記式（６）〜（９）によって表されるコギングトルクの波形を合成すると、互いの波形が打ち消しあうこととなり、コギングトルクの値が略ゼロとなる。すなわち、モータ２０Ａとしてのコギングトルクが略ゼロとなる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、凹凸係合部５４を各接触面ユニット５０の両端部５８，５９に配置している。これにより、各接触面ユニット５０において、ステータコア２８に加わる径方向の回転モーメントをゼロにすることができる。その結果、相対向する一対の接触面４８，４９が径方向Ｒ１に相対移動することをより確実に規制することができるので、各分割コア３３Ａの倒れをより確実に抑制できる。
【００６８】
また、軸方向Ｘ１に２段積みにされ周方向Ｃ１に互いに所定角度θ０Ａずれるように配置された２段積みセグメント磁石５７１，５７２を有するロータ２３Ａが採用されている結果、コギングトルクを極めて少なくしつつ、凹凸係合部５４を設けることができる。
また、各接触面ユニット５０の両端部５８，５９に配置されている凹凸係合部５４，５４は、軸方向Ｘ１に関する長さが長さＬ１１で同じである。これにより、ステータコア２８の一端部６１側の凹凸係合部５４が設けられている部分におけるコギングトルクの波形と、ステータコア２８の他端部６２側の凹凸係合部５４が設けられている部分におけるコギングトルクの波形とを、略完全に相殺することができるので、モータ２０のコギングトルクをより一層低減することができる。
【００６９】
さらに、ステータコア２８の中間部６３のうち、１段目のセグメント磁石５７１に対向している部分６３ａにおけるコギングトルクの波形と、２段目のセグメント磁石５７２に対向している部分６３ｂにおけるコギングトルクの波形とを、略完全に相殺することができるので、モータ２０のコギングトルクをより一層低減することができる。その結果、モータ２０のコギングトルクを実質的にゼロにできる。
【００７０】
例えば、永久磁石２７Ａに代えて、図９に示すように、軸方向Ｘ１に分割されていない１段の永久磁石１００であって、スキューが設けられていない永久磁石１００を用いた場合、ステータコア２８Ａの一端部６１におけるコギングトルクの波形は、例えば、
１／２ｓｉｎ６０θ…（１０）
となる。また、ステータコア２８Ａの中間部６３におけるコギングトルクの波形は、例えば、
ｓｉｎ６０θ…（１１）
となる。また、ステータコア２８Ａの他端部６２におけるコギングトルクの波形は、例えば、
１／２ｓｉｎ６０θ…（１２）
となる。
【００７１】
この場合、上記式（１０）〜（１２）によって表されるコギングトルクの波形を合成しても、互いの波形が打ち消しあうことにはならず、コギングトルクの値がゼロとはならない。すなわち、電動モータとしてのコギングトルクがゼロとはならない。
また、例えば、永久磁石２７Ａに代えて、図１０に示すように、軸方向Ｘ１に分割されていない１段の永久磁石２００であって、スキューは設けられている永久磁石２００を用いた場合、ステータコア２８Ａの一端部６１におけるコギングトルクの波形は、例えば、
１／２ｓｉｎ６０θ…（１３）
となる。また、軸方向Ｘ１に関するステータコア２８Ａの中間部６３の中央６３におけるコギングトルクの波形は、例えば、
ｓｉｎ６０（θ−π）…（１４）
となる。また、ステータコア２８Ａの中間部６３のうち、ヨーク３１の軸方向一端面３１ａからの距離が（３／４）Ｌの位置におけるコギングトルクの波形は、例えば、
ｓｉｎ６０｛θ−（３／２）π｝…（１５）
となる。また、ステータコア２８Ａの他端部６２におけるコギングトルクの波形は、例えば、
１／２ｓｉｎ６０（θ−２π）…（１６）
となる。
【００７２】
この場合、上記式（１３）〜（１６）等によって表されるコギングトルクの波形を合成しても、互いの波形が打ち消しあうことにはならず、コギングトルクの値がゼロとはならない。すなわち、電動モータとしてのコギングトルクがゼロとはならない。
一方、本実施の形態では、前述のように、ステータコア２８Ａの各段におけるコギングトルクを相殺することができるので、モータ２０のコギングトルクを略ゼロにすることができる。
【００７３】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、図１〜図５に示す実施の形態、および図６〜図８に示す実施の形態のそれぞれにおいて、ロータの永久磁石を軸方向Ｘ１に積層する段数は、２段でもよいし、３段以上でもよい。また、軸方向Ｘ１に分割されていない永久磁石をロータの永久磁石としてもよい。また、永久磁石にスキューが設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。
【００７４】
また、ｎの値、すなわち、各接触面ユニット５０における凹凸係合部５４の数であって、凹凸係合部５４が螺旋状に配置されるときの周回数は、１でもよいし、３以上でもよい。ｎ≧３の場合でも、軸方向Ｘ１に関して、各接触面ユニット５０の一部に凹凸係合部５４が配置される。
また、軸方向Ｘ１に関する各凹凸係合部５４の長さは、揃っていなくてもよい。
【００７５】
また、各上記実施の形態では、永久磁石の極数Ｐ＝２、スロット数Ｓ＝３である２極３スロットのモータについて説明したけれども、永久磁石の極数Ｐおよびスロット数Ｓは、これに限らない。
例えば、ロータの永久磁石の極数Ｐ＝１０、スロット数Ｓ＝１２の１０極１２スロットのモータに本発明を適用することができる。この場合、分割コアの数は１２となる。このような１０極１２スロットのモータにおいても、ロータの永久磁石にスキューを設け、且つ、凹凸係合部を螺旋状に配列した場合には、凹凸係合部を螺旋状に配置していない場合と比べて、コギングトルクを低減することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２０，２０Ａ…電動モータ、２８，２８Ａ…ステータコア、３０…スロット、３１…ヨーク、３１ａ…ステータコアの軸方向一端面、３２…ティース、３３…分割コア、３４…分割ヨーク（ヨークの一部）、４８，４９…一対の接触面、５４…凹凸係合部、５５…凸部、５６…凹部、５８，５９…（一対の接触面の）両端部、Ｃ１…周方向、Ｌ…ステータコアの軸方向全長、ｎ…正の整数、Ｘ１…軸方向。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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