(57)【要約】【課題】  本発明はブラシレスモータの低コギングトルクおよび低トルク脈動と、高出力の両立を行う。【解決手段】  フレームと、前記フレームに固定された固定子と、前記固定子に空隙を介して回転自在に対向配置された回転子を有し、前記固定子がコアとコイルで構成され、前記回転子がコアと永久磁石とシャフトで構成され、前記回転子が回転軸方向に段状にスキューされたブラシレスモータにおいて、前記固定子コアはティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板と、カットしていない電磁鋼板の２種類の形状の電磁鋼板で構成され、ティースの回転子側を一部カットした前記電磁鋼板を回転子の回転軸方向のスキューによる分割部分と同じ高さに配置する。【選択図】図5
2015171270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の交流電力により駆動される回転電機であって、
フレームと、前記フレームに固定された固定子と、前記固定子に空隙を介して回転自在に対向配置された回転子とを有し、
前記固定子は、前記回転子と対向して突出した複数のティースと、前記ティースの固定子外周側に磁路を形成するためのコアバックと、前記コアバックと隣り合うティース間で形成された巻線用のスロットで構成された固定子コアと、前記ティースに巻き回わされた多相の集中巻固定子コイルとを備えており、
前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアの外周表面に固定された複数の永久磁石とを備えており、前記回転子が回転軸方向に段状にスキューされたブラシレスモータにおいて、
前記固定子コアは、ティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板と、カットしていない電磁鋼板の２種類の形状の電磁鋼板で構成され、
ティースの回転子側を一部カットした前記電磁鋼板を回転子の回転軸方向のスキューによる分割部分と同じ高さに配置することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記請求項１において、前記固定子コアが分割構造であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
前記請求項２において、前記固定子コアをコアバック部で分割した構造であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
前記請求項２と３において、前記固定子コアの電磁鋼板は固定子ティースの固定子内周側および外周側にダボを有し、ティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板と、カットしていない電磁鋼板の２種類の形状の電磁鋼板をダボでかしめていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
前記請求項４において、ティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板がダボを残すように回転子側をカットしていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項６】
前記請求項１から５において、前記回転子は回転軸方向に２段状にスキューしたものであり、前記固定子コアの電磁鋼板の総枚数が奇数の場合はティースの回転子側を一部カットした前記電磁鋼板の枚数を１枚、前記固定子コアの電磁鋼板の総枚数が偶数の場合はティースの回転子側を一部カットした前記電磁鋼板の枚数を２枚にすることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項７】
前記請求項１から６において、永久磁石の極数とスロット数の比が2：3もしくは4：3であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項８】
前記請求項１から７において、前記ブラシレスモータが電動パワーステアリング、電動ブレーキなどの自動車補機用であることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータおよびこれを用いた電動パワーステアリング装置などの自動車用電動補機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動化による油圧代替やハイブリッド自動車（HEV）、電気自動車（EV）の市場投入を受けて、電動パワーステアリング（以下、EPS）の装着率が急速に増大している。EPS装置では、電気モータが人間の手の力をアシストする。このため、運転者はステアリングホイール（ハンドル）を介してモータのトルク脈動を手に感じることになる。したがって、EPS用モータでは、コギングトルクをモータの発生トルクの約1/1000程度に、トルク脈動を左記トルクの１から２％程度に小さくする必要がある。また、EPS装置の機械部品の摩擦やモータ振動によって発生する車室内騒音も十分に小さくする必要がある。特に近年では、アイドリングストップなどの機能によって、エンジンの静音化が進展しており、電装品に対する振動、騒音の要求仕様が厳しくなっている。
【０００３】
車室内の振動、騒音に繋がるモータ起因の加振源としては、モータ出力軸に発生するトルクの変動（コギングトルクやトルク脈動）と、モータの機内に発生する電磁加振力がある。
【０００４】
特にコギングトルクやトルク脈動を低減する技術として、例えば特開昭62−11048（以下、特許文献１）や特開2009−171790（以下、特許文献２）に記載のように、モータの極数とスロット数の比が10：12もしくは14：12となるようにし、スロット開口幅や磁石形状をある閾値に収める方法が知られている。
【０００５】
例えば、12スロットの集中巻モータを選択した場合、12スロットに対応した３相交流モータとして駆動できる可能な極数として、8極、10極、14極、16極などがあるが、これらの極数の中から、10極ないし14極を選択すると、コギングトルクやトルク脈動に関して優れた特性を得ることができる。一方、10極12スロットないし14極12スロットのモータは、モータの機内に発生する径方向電磁加振力の周方向に沿った空間分布が円環２次のモード（固定子の断面を楕円形に変形）になることから、ハウジングが変形し易く、振動や騒音の原因になり易い。このため、モータをハンドルに近い位置へ設置するEPS装置の場合、10極12スロットないし14極12スロットのモータは、振動や騒音の要求仕様を満足できない場合がある。これに対して8極12スロットないし16極12スロットのモータは、径方向電磁加振力の周方向に沿った空間分布が円環４次のモード（固定子の断面を花びら形に変形）になることから、10極12スロットや14極12スロットのモータと比べて振動や騒音を小さくできる。しかし、8極12スロットないし16極12スロットのモータは、10極12スロットや14極12スロットのモータと比べてコギングトルクやトルク脈動が大きいことから、コギングトルクやトルク脈動を下げる対策が必要になる。この対策として回転子のスキューがある。
【０００６】
8極12スロットのモータのスキュー角には機械角7.5度を用いるのが一般的である。機械角7.5度は電気角に換算すると30度となり、コギングトルクやトルク脈動の半周期分に相当する。以下、この角度を理論スキュー角と記載する。
【０００７】
しかし、実際にスキュー角に理論スキュー角を用いてもコギングトルクやトルク脈動は完全に消えないことが知られている。この原因は、スキューにより、ティース中に回転軸方向に流れる漏れ磁束が発生し、漏れ磁束がコギングトルクやトルク脈動の高調波成分となり重畳するからである。この影響は、低コギングトルクおよび低トルク脈動が要求されるEPS用モータでは大きな課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭62−11048
【特許文献２】特開2009−171790
【特許文献３】特開2001−145280
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
理論スキュー角を用いてもコギングトルクやトルク脈動が完全に消えない問題の対策として、例えば特開2001−145280（以下、特許文献３）の技術がある。特許文献３では、固定子コアに非磁性体板を回転子の回転軸方向のスキューによる分割部分の位置に配置する構造が示されている。この構造は、スキューにより発生する前記漏れ磁束を低減でき、コギングトルクやトルク脈動の低減に関して大きな効果が得られる。
【００１０】
一方、特許文献３の構造は、固定子コアの電磁鋼板の一部を非磁性体板に置き換えるため、固定子コアの磁気抵抗が増加し、出力が低下するといった問題がある。また、固定子コアの中に材質が異なる非磁性体板を挟む構造は、製造において、固定子コアの寸法管理が難しくなり、寸法バラツキにより発生するコギングトルクが大きくなるといった問題もある。
【００１１】
以上のことから、従来技術には低コギングトルクおよび低トルク脈動と高出力の両立に関して改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題は、フレームと、前記フレームに固定された固定子と、前記固定子に空隙を介して回転自在に対向配置された回転子を有し、前記固定子がコアとコイルで構成され、前記回転子がコアと永久磁石とシャフトで構成され、前記回転子が回転軸方向に段状にスキューされたブラシレスモータにおいて、前記固定子コアはティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板と、カットしていない電磁鋼板の２種類の形状の電磁鋼板で構成され、ティースの回転子側を一部カットした前記電磁鋼板を回転子の回転軸方向のスキューによる分割部分と同じ高さに配置することで解決できる。これにより、スキューにより発生するティース中の回転軸方向に流れる漏れ磁束を低減でき、同時に固定子コアの磁気抵抗の増加量を小さくできる。この結果、スキュー角に理論スキュー角を用いた場合でも、低コギングトルクおよび低トルク脈動を実現することができ、高出力との両立が可能である。実用上有効な固定子コアの構造としては、コアバック部で分割した電磁鋼板にはティースの固定子内周側と外周側に積層する際の位置決めとなるダボを有し、積層工程ではティースのダボを揃えて型内積層を行い、ダボでかしめて固定子分割コアを作成する。これにより、固定子コアの寸法バラツキを抑えることができ、同時にコイル占積率を向上できることから、低コギングトルクおよび低トルク脈動、高出力に関してより大きな効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コギングトルクおよび低トルク脈動と、高出力を両立した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】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によるEPS装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるEPS用モータと制御装置を表す図である。
【図３】本発明の実施形態よるEPS用モータの構成を表す図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるモータの軸方向の断面構成を表す図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるモータの径方向の断面構成を表す図である。
【図６−ａ】本発明の第１実施形態におけるティースの回転子側をカットしていない固定子電磁鋼板の軸方向の断面図である。
【図６−ｂ】本発明の第１実施形態におけるティースの回転子側を一部カットした固定子電磁鋼板の軸方向の断面図である。
【図７】本発明を適用していない通常モータの径方向の断面構成を表す図である。
【図８】磁界解析による本発明を適用していない通常モータの運転時の磁束密度分布を示した鳥瞰図である。
【図９】永久磁石を回転軸方向に２段状にスキューした回転子の構成を示す図である。
【図１０】本発明を適用していない通常モータにおける回転子のスキュー角に対するコギングトルクの振幅を計算した結果を示した図である。
【図１１−ａ】本発明の第１実施形態におけるコギングトルクが最小になるスキュー角の計算で使用した変数の定義図である。
【図１１−ｂ】本発明の第１実施形態におけるコギングトルクが最小になるスキュー角の計算の結果を示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるモータの軸方向の断面構成を表す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるモータの径方向の断面構成を表す図である。
【図１４−ａ】本発明の第２実施形態におけるティースの回転子側をカットしていない固定子電磁鋼板の軸方向の断面図である。
【図１４−ｂ】本発明の第２実施形態におけるティースの回転子側をカットした固定子電磁鋼板の軸方向の断面図である。
【図１５−ａ】本発明の第２実施形態における分割固定子コアの鳥瞰図である。
【図１５−ｂ】本発明の第２実施形態における分割固定子コアの構成を示した鳥瞰図である。
【図１６】本発明の第３実施形態におけるモータの径方向の断面構成を表す図である。
【図１７−ａ】本発明の第３実施形態における分割固定子コアの鳥瞰図である。
【図１７−ｂ】本発明の第３実施形態における分割固定子コアの構成を示した鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明のブラシレスモータを説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明における第１の実施形態について説明する。まず、図1を用いてEPS装置の構成と動作を説明する。
【００１７】
図1は本実施例のEPS用モータを用いたEPS装置の構成図である。本システムはステアリングホイールSTと、ステアリングホイールSTの回転駆動力を検出するトルクセンサTSと、トルクセンサTSの出力に基づいて、アシストトルクを制御する制御装置ECUと、アシストルクを制御する制御装置ECUの信号に基づいて、アシストトルクを出力するモータ1000と、前記制御装置ECUおよびモータ1000のエネルギー供給源となる車載用バッテリーBAと、モータ1000の回転駆動力をギヤで増幅し、所望のトルクを出力するためのギヤ機構GEと、ギヤ機構GEで発生したトルクを伝達するためのピニオンギヤPNと、ピニオンギヤPNとギヤ機構GEをつなぐための一つまたは複数のロッドROと、一つまたは複数のジョイントJTと、ピニオンギヤPNに発生する回転駆動力を垂平方向の力に変化するラックギヤRCGと、ラックギヤを覆うラックケースRCと、ラックケース内に塵などが入らないために設けられる第１のダストブーツDB1と第２のダストブーツDB2と、実際に舵取りが行われる第１のタイヤWH1と、第２のタイヤWH2と、ラック軸に発生する水平方向の力を第１のタイヤWH1に伝えるための第１のタイロッドTR1と、同じくラック軸に発生する水平方向の力を第２のタイヤWH2に伝えるための第２のタイロッドTR2を備えている。
【００１８】
図1はステアリングコラム付近にアシストトルクを発生させるためのモータ1000を備えているコラムアシスト式のEPS装置である。ステアリングホイールSTを回転させると、その回転駆動力をトルクセンサTSが検出する。前記トルクセンサTSの検出信号に基づいて、制御装置ECUが所望のアシストトルクを発生させるための通電パターンを演算し、モータ1000に指令を出す。モータ1000は制御装置ECUの指令に基づいて通電を行い、アシストトルクを発生させる。アシストトルクはモータ1000に接続されたギヤ機構GEにより増幅され、ロッドROとジョイントJTを介して、ピニオンギヤPNに伝達される。ピニオンギヤPNはラックギヤRCGと噛合っており、それによってピニオンギヤPNの回転駆動力は車の進行方向に対して直角方向の推力に変換される。こうして発生した水平方向の推力はタイロッドTR1およびTR2を介して、タイヤWH1およびWH2の舵取りを行う。本システムは車室内にモータが配置されるため、エンジンルームから遠く、環境温度が比較的低い条件で使用できる。そのため、熱減磁が考えられるネオジム焼結磁石を用いた永久磁石式モータの場合、減磁耐力に関して比較的緩い条件で設計が可能である。ただし、運転者に近いことから、モータの振動、騒音に関しては厳しい条件での設計が必要となる。図1では、制御装置ECUとモータ1000は別々に描いているが、モータ1000の出力軸と反対方向に制御装置ECUが接続された機電一体型としても適用できる。
【００１９】
次に、EPS装置における電気エネルギーの収支と電圧の釣り合いについて説明し、この観点から、EPS用モータを設計、開発する際に注意すべきポイントを説明する。モータ1000の動力源であるバッテリーBAとして、例えば12V、100Aの仕様のバッテリーを用いる場合、バッテリーBAから供給される最大のパワーは約1200Wである。バッテリーBAと制御装置ECUとはワイヤーハーネスで接続されており、太いワイヤーハーネスを用いることで低抵抗化しても（引きまわしの容易性を考慮すると、導体断面積8mm2程度のワイヤーハーネスが限界）、上述のようにワイヤーハーネスに大電流が流れることから、ワイヤーハーネスでの消費電力は、200W程度となる。また、制御装置ECU自体の内部抵抗値によって、制御装置ECUの消費電力は約200から300Ｗとなる。したがって、バッテリーBAが出力可能な電力（約1200W）の内、約半分がワイヤーハーネスや制御装置ECUで消費され、モータ1000で消費可能な電力は約600Wと半減する。したがって、モータの出力を向上するためには、モータ1000のコイル抵抗の低減、換言すると、コイルにおける銅損の低減が必須である。また、バッテリーBAからモータ1000へのエネルギーの流れを考える際に、各コンポーネントにおける電圧の釣り合いにも配慮する必要がある。一般に、モータ1000の逆起電力は回転速度とコイル巻数に比例する。このため、高い回転速度領域ではモータで発生する逆起電力が入力電圧より大きくなり、モータとして動作しなくなる状況が発生する。高回転速度領域でのアシスト力を増大するために、EPS用モータにおいては、コイルの巻数を少なくし、逆起電力を抑制することが必須である。
【００２０】
以上で述べたように、EPS用モータでは、発生トルクの増大や高速回転時における出力アップの観点から、少ない巻数のコイルをスロット内に高占積率で巻き回すことが必要不可欠である。こうした理由から、固定子コイルに集中巻コイルを採用する。また、ワイヤーハーネスをなくして、モータとECUを一体化した機電一体型モータとすることで、さらなる発生トルクの増大や高速回転時における出力アップを期待することができる。従来、EPS装置は小排気量の車両を中心に適用が進展してきたが、機電一体型モータの登場により、現在、大排気量の車両へも徐々に適用されるようになってきた。
【００２１】
上述の通り、バッテリーBAによる12V系の低電圧電源を使用する場合、モータの極数を比較的小さくする必要がある。これは、極数を大きく設定した場合、回転速度の高い運転領域においてモータが受け取る電圧の不足により、モータ性能が十分に得られないからである。このため、モータの極数を8から16極程度に設定することが望ましい。
【００２２】
ブラシレスモータにおいて、永久磁石の極数をP、固定子の突極数をSとし、さらにPとSの最小公倍数N、最大公約数Mとしたとき、最小公倍数Nは、モータ無通電状態における１回転あたりの周方向の脈動数、すなわち１回転あたりのコギングトルク次数となる。コギングトルクは回転子の移動に伴う磁気エネルギーの変化であり、上記最小公倍数Nが大きいほどコギングトルクの変動分は小さくなる。また、最大公約数Mは、モータの振動モードを規定する値であり、固定子が電磁気的な応力を受けて円環モードの振動をする場合のモード数（周方向の振動サイクル）を規定し、これを大きくすることによって、振動は少なくなり、低振動のモータとすることができる。
【００２３】
例えば8極12スロットと10極12スロットモータを考えると、8極12スロットモータの場合は、極数とスロット数の最小公倍数Nは24となり、コギングトルクやトルク脈動が大きく、操舵フィーリングが重視されるEPSモータとしての性能を満足するためには、回転子をスキューするなどの工夫が必要となる。それに対して、10極12スロットモータの場合は、最小公倍数Nは60となり、コギングトルクやトルク脈動を大幅に低減することができる。次に、最大公約数で見ると8極12スロットの場合は4に対し、10極12スロットは2となり、10極12スロットの円環モード数が低く、振動し易い組み合わせであることがわかる。特に円環モードが2次の場合大きな楕円を描くモードとなり、固定子およびハウジングは変形し易いと考えられる。このように低次の円環モードは振動の原因となり易い。以上のことから、8極12スロットと10極12スロットはコギングトルクと振動に関して相反する関係にある。したがって、スロットコンビネーションの選定ではEPS装置の構成およびEPSモータの配置場所を踏まえて決める必要がある。本実施例では振動に有利な8極12スロットモータについて説明する。
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態のブラシレスモータの詳細構成について図2から図6を用いて説明する。
【００２５】
最初に、EPSモータ1000の構成について説明する。本発明におけるEPS用モータはステアリングホイールを介して、人がタイヤの舵取りを行う際に、アシストトルクを制御する制御装置ECUの信号に基づいて、通電を行い、アシストトルクを出力する。ここで、制御装置ECUとモータ1000の配置関係について述べる。制御装置ECUの配置場所としては、図1に示すようにモータ1000と別の位置に配置され、ワイヤーハーネス等を介してモータに接続される場合と、ワイヤーハーネスでの電圧降下や損失をなくすために、モータ1000の反出力側に制御装置ECUを直結した機電一体式とする場合の２種類がある。例えば機電一体型の場合、図2に示すように、制御装置ECUはモータ1000の反出力軸側に直結される構成となる。モータ1000に巻かれた巻線の引き出し線がバスバーを介して金属部分に接触・固定され、バスバーを介してY結線やΔ結線などの方式による結線がなされるように構成している。バスバーを介してまとめられた結線は制御装置ECU側に突出した入力線によって制御装置ECUに接続される。
【００２６】
次に、図3を用いてモータ1000の全体構造を説明する。モータ1000は鉄製またはアルミ製のハウジングケース100に固定された磁性体からなる固定子コア200と、固定子コアに巻き回わされた導電性の固定子コイル400と、固定子コア200と固定子コイル400を絶縁するための非導電性部材からなるボビン300と、固定子200の内径側に回転自在に支持された回転子500と、固定子コイル400の引き出し線をまとめて、モータの入力線やY結線の場合の中性点などをつくるためのバスバー600と、モータの入力側に設けられたブラケット700と、入力線やリレースイッチなどをまとめた基盤800によって構成されている。
【００２７】
上記モータの組み立て構成は次の通りである。固定子コア200に固定子コイル400を組み込む第１の工程と、この後、固定子コイル400が組み込まれた固定子コア200の周方向の複数箇所をハウジングケース100に圧入し、固定子コイル400を組み込んだ固定子コア200がハウジングケース100に固定された構造体を得る第２の工程と、この後、固定子コア200と、固定子コア200の軸方向端部から軸方向に突出する固定子コイル400のコイルエンド部をブラケット700または治具とハウジングケース100によって囲むように、ブラケット700または治具を構造体に対して取り付ける第３の工程を経て製造される。または、第３の工程後に、ブラケット700または治具とハウジングケース100によって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部、固定子コア200の隙間、固定子コイル400の隙間、固定子コア200と固定子コイル400との間の隙間及び固定子コア200とハウジングケース100との間の隙間にモールド材を充填する第４の工程と、この後、モールド材を固化させる第５の工程と、この後、治具を取り外す第６の工程とを経て、モールド材によってモールド成形された構造体を得る製造方法としても良い。
【００２８】
次に、図4から図6を用いてモータ1000の固定子と回転子の構成を詳細に説明する。
【００２９】
図4に示すように、固定子は、固定子コア200と固定子コイル400とを備える。固定子コア200は、外周部に設けて固定子の磁路を形成する固定子コアバック201と、固定子コアバック201より固定子内周に向かって放射状に所定角度ピッチで延設する固定子ティース202とから構成する。前記固定子コアバック201と前期固定子ティース202に囲まれた空間がスロットであり、前記固定子コイル400を収納する。ここで、各固定子ティース202には、１極に１個の固定子コイル400を巻き回わすものとする。前記固定子コイル400はそれぞれ独立した12個の固定子ティース202に反時計回り方向にU＋、U−、V＋、V−、W＋、W−の順で固定子コイル400が巻き回されている。ここで、固定子コイルのU＋とU−、V＋とV−、W＋とW−は、それぞれ互いに電流の向きが逆方向になるように巻き回されている。前記固定子コア200は、打ち抜き型等により打ち抜いた電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成する。これは固定子コアに発生する渦電流損を低減する効果がある。前記固定子コア200と前期固定子コイル400とを絶縁するためのボビン300は、回転軸方向で分割され、前記固定子ティース202を軸方向から挟みこむように取り付ける。
【００３０】
回転子は、前記固定子の径方向にエアギャップを介して回転自在に対向配置し、永久磁石501と回転子コア502とシャフト503で構成する。前記永久磁石501は前記回転子コア502の外周面に接着剤等で貼り付け、前記回転子コア502は前記シャフト503の外周側に固定する。前記永久磁石501の磁化は回転子の径方向を向き、回転周方向に沿ってＮＳＮＳ・・・と交互になるように配置する。また、前記永久磁石501は回転軸方向に２分割し、回転軸方向に分割した永久磁石501は互いに理論スキュー角（機械角7.5度）だけ回転方向にずれている。ここで、前記永久磁石501の外周側には永久磁石501が遠心力に耐えられるようにカバーを設けてもよい。前記回転子コア502は、打ち抜き型等により打ち抜いた電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成して構成する。これは回転子コアに発生する渦電流損を低減する効果がある。
【００３１】
図5と図6に示すように、固定子コア200は、固定子ティース202の回転子側をカットしていない電磁鋼板203-aと、固定子ティース202の回転子側を一部カットした電磁鋼板203-bの２種類の形状の電磁鋼板で構成している。回転子側を一部カットした前記電磁鋼板203-bは回転子の回転軸方向のスキューによる分割位置と同じ高さに配置する。
【００３２】
図7から図11を用いて本発明の効果を説明する。
【００３３】
図7に示すように、本発明を適用していない通常のブラシレスモータの固定子コア200は、固定子ティース202の回転子側をカットしていない通常の電磁鋼板203-aだけで構成している。このときの固定子ティース202先端部の磁束密度は、図8に示すように、回転軸方向の成分を持つ（図8では磁束密度の回転軸方向成分だけを表示している）。この原因は、図9に示すように、永久磁石501の回転軸方向のスキューによる分割部分で漏れ磁束が軸方向に発生するためである。この影響により、図10に示すように、コギングトルクの振幅は理論スキュー角（機械角7.5度）では最小にならず、理論スキュー角より大きい角度で最小になる。一般に、スキュー角が大きいほど出力が低下することから、スキュー角を理論スキュー角より大きくすることは高出力化の観点から望ましくない。図11にティース幅に対するコギングトルクが最小になるスキュー角の計算結果を示す。本計算は有限要素法による三次元磁界解析で算出した。上述したように、EPSモータでは、出力向上のため銅損を抑える必要があることから、コイル線径を大きくするためにティース幅を可能な限り小さくしたい。しかし、ティース幅を小さくすると、永久磁石の磁束はティースを通りにくくなり、ティース先端の回転軸方向に漏れる。これは、コギングトルクが最小になるスキュー角が大きくなること意味し、出力の低下量が増える。本発明の構造にすることで、図11に示すように、コギングトルクが最小になるスキュー角を理論スキュー角に近づけることができ、スキューによる出力低下とティース幅削減による出力低下の両方を緩和できる。
【実施例２】
【００３４】
本発明の第２の実施形態に関するブラシレスモータの固定子と回転子の構成について図12から図16を用いて説明する。
【００３５】
EPSモータでは、コイルの高占積率化を実現するために、固定子コアに分割工法を適用する場合が多い。特に、低電圧のバッテリー（12V系電源）を前提としたEPS装置の場合、分割工法による集中巻コイルを採用することが必須である。
【００３６】
図12に示すように、固定子は、固定子コアバック201で径方向に沿って分割した分割コアで構成する。そのため、固定子コアバック201には回転周方向に空隙204を有する。個々の分割コアには、固定子ティース202の固定子内周側と外周側に積層する際の位置決めとなるダボ206を有する。電磁鋼板の締結を強くするため、前記ダボ206は固定子内周側と外周側で合わせて２箇所以上設けることが望ましい。また、ティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板の打ち抜きでは、ダボを残すように回転子側をカットすることで電磁鋼板の締結を強くすることができる。固定子コア200は、図13から図15に示すように、固定子ティース202の回転子側をカットしていない電磁鋼板205-aと、一部カットした電磁鋼板205-bの２種類の形状の電磁鋼板で構成している。固定子ティース202の回転子側を一部カットした前記電磁鋼板205-bは回転子の回転軸方向のスキューによる分割位置と同じ高さに配置する。
【００３７】
以下、固定子分割コアの製造工程を説明する。電磁鋼板の打ち抜きは順送り方式で行い、図15に示す（１）の電磁鋼板205-aをX枚、（２）の電磁鋼板205-bをY枚、（３）の電磁鋼板205-aをZ枚とした場合、(X+1)番目から(X+Y)番目に打ち抜かれた電磁鋼板は、ティースの回転子側の一部がカットされている。打ち抜かれた電磁鋼板は打ち抜かれた順に型内に入れる。電磁鋼板の積層工程では、型内で固定子ティース202のダボ206を揃えて積層し、前記ダボ206でかしめて電磁鋼板を締結する。電磁鋼板を型内で積層することで、積層コアの仕上がり寸法を管理でき、寸法バラツキにより発生するコギングトルクを抑制できる。また、参考文献３の従来技術と比べて、本構造は従来技術で利用している非磁性体板を使用しないため、上記順送り方式の設備のわずかな追加だけで実現でき、設備投資を抑えることができる。（１）から（３）の電磁鋼板の枚数は、回転子が回転軸方向の中心断面に対して上下対称構造になるように決めるのが望ましい。対称性が崩れると、回転子に磁気的アンバランスによるスラスト力が作用し、ベアリングの寿命低下につながる。そこで、電磁鋼板の総枚数が偶数のときはY=2（ただし、X=Zとする）、電磁鋼板の総枚数が奇数のときはY=1（ただし、X=Zとする）にすることで、回転子が回転軸方向の中心断面に対して上下対称構造になる。例えば、電磁鋼板の総枚数が100枚（偶数）のときは、X=Z=49、Y=2とし、電磁鋼板の総枚数が99枚（奇数）のときは、X=Z=49、Y=1とすることで、回転子が回転軸方向の中心断面に対して上下対称構造になる。
【実施例３】
【００３８】
本発明の第３の実施形態に関するモータの固定子と回転子の構成について図16と図17を用いて説明する。
【００３９】
一般に、回転子のスキューの段数を増やすと、コギングトルクやトルク脈動の低減効果が上がる。回転子を３段スキューしたときの固定子と回転子の構成を図16に示す。スキューによる回転子500の回転軸方向の分割部分が２箇所になることから、固定子コアにおいて、ティースの回転子側を一部カットした電磁鋼板205-bは上記２箇所の分割部分と同じ高さにそれぞれ配置する。
【００４０】
上記固定子分割コアの製造工程を説明する。電磁鋼板の打ち抜きは順送り方式で行い、図17に示す（１）の電磁鋼板205-aをV枚、（２）の電磁鋼板205-bをW枚、（３）の電磁鋼板205-aをX枚、（４）の電磁鋼板205-bをY枚、（５）の電磁鋼板205-aをZ枚、とした場合、(V+1)番目から(V+W)番目と(V+W+X+1)番目から(V+W+X+Y)番目に打ち抜かれた電磁鋼板は、ティースの回転子側の一部がカットされている。打ち抜かれた電磁鋼板は打ち抜かれた順に型内に入れる。電磁鋼板の積層工程では、型内で固定子ティース202のダボ206を揃えて積層し、前記ダボ206でかしめて電磁鋼板を締結する。（１）から（５）の電磁鋼板の枚数は、回転子が回転軸方向の中心断面に対して上下対称構造になるように決めるのが望ましい。例えば、電磁鋼板の総枚数が100枚のとき、V=X=Z=32、W=Y=2とすることで、回転子が回転軸方向の中心断面に対して上下対称構造になる。
【００４１】
なお、以上は本発明のブラシレスモータをEPS装置に適用した場合の構成について示したが、本発明は以上に限定されるものではない。例えば、電動ブレーキ用モータ、さらには、静粛性が要求される一般産業向けのブラシレスモータにも同様の効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００４２】
ST…ステアリングホイール
TS…トルクセンサ
GE…ギヤ機構
ECU…制御装置
BA…バッテリー
JT…ジョイント
RO…ロッド
RCG…ラックギヤ
RC…ラックギヤケース
PN…ピニオンギヤ
DB…ダストブーツ
TR…タイロッド
WH…タイヤ
1000…EPS用モータ
100…ハウジングケース
200…固定子コア
300…ボビン
400…固定子コイル
500…回転子
600…バスバー
700…ブラケット
800…基盤
201…固定子コアバック
202…固定子ティース
203…固定子電磁鋼板
203−a…ティースの回転子側の一部をカットしていない電磁鋼板
203−b…ティースの回転子側の一部をカットした電磁鋼板
204…固定子コアバックのエアギャップ
205…固定子電磁鋼板（分割）
205−a…ティースの回転子側の一部をカットしていない電磁鋼板（分割コア）
205−b…ティースの回転子側の一部をカットした電磁鋼板（分割コア）
206…ダボ
501…永久磁石
502…回転子コア
503…シャフト
【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−ａ】
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【図６−ｂ】
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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−ａ】
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【図１１−ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−ａ】
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【図１４−ｂ】
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【図１５−ａ】
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【図１５−ｂ】
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【図１６】
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【図１７−ａ】
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【図１７−ｂ】
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