(57)【要約】【課題】小型化が達成されると共に、高出力化が達成されたブラシレスモータを提供する。【解決手段】ハウジング２Ａ、ハウジング２Ａの内周面に固定されるコア７及び複数相の励磁コイル８からなるステータ９、ステータ９の内側に配設され且つ外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に着磁されたロータ６を備え、コア７は、ハウジング２Ａの内周面に嵌め込まれる円筒形のヨーク部１７と、ヨーク部内周面からロータ６に向かって延び且つ励磁コイル８が巻付けられる複数のティース２７Ａを有し、ハウジング２Ａを磁性材料で形成し、ロータ６の磁極の数をＰ、コア７のヨーク部１７の幅をＷc、ハウジング２Ａの肉厚をＷy、ティース２７Ａの個数をＮt、ティース２７Ａの幅をＷtとした場合に、Ｗc＜（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ、Ｗc＋Ｗy≧（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ、という関係を満足し、コア７は、互いに分割された複数の分割コア７Ａから構成される。【選択図】図２
2007166739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のハウジングと、当該ハウジングの内周面に全体が包囲されて固定されるコア及び複数相の励磁コイルからなるステータと、当該ステータの内側に配設され且つ外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に着磁された回転自在のロータと、を備え、
前記コアは、前記ハウジングの内周面に嵌め込まれる円筒形のヨーク部と、このヨーク部内周面から前記ロータに向かって延び且つ前記励磁コイルが巻き付けられる複数のティースと、を有し、
前記ハウジングを磁性材料で形成すると共に、前記ロータの磁極の数をＰ、前記コアのヨーク部の幅をＷc、前記ハウジングの肉厚をＷy、前記ティースの個数をＮt、前記ティースの幅をＷtとした場合に、
Ｗc＜（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ                ・・・（式１）
Ｗc＋Ｗy≧（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ           ・・・（式２）
という関係を満足するブラシレスモータであって、
前記コアは、互いに分割された複数の分割コアから構成されてなるブラシレスモータ。
【請求項２】
前記分割コアは、少なくとも一つのティースを備えてなる請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記ティースに、前記励磁コイルを集中巻してなる請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記複数のティースのうち、少なくとも一つのティースの幅は、他のティースの幅と異なり、前記ティースの幅Ｗtは、全ティースの幅の平均値である請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記分割コアは、前記ハウジング内に圧入されて当該ハウジングに締結されてなる請求項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。
【請求項６】
電動パワーステアリングに用いられる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシレスモータにかかり、特に、小型化が達成されると共に、高出力化が達成されたブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ブラシレスモータとして、様々な構造のものが提供されており、その小型化を達成するために様々な工夫がなされている。
【０００３】
例えば、円筒形のハウジングと、当該ハウジングの内周面に全体が包囲されて固定されるコア及び複数相の励磁コイルからなるステータと、当該ステータの内側に配設され且つ外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に着磁された回転自在のロータと、を備え、前記コアは、前記ハウジングの内周面に嵌め込まれる円筒形のヨーク部と、このヨーク部内周面から前記ロータに向かって延び且つ前記励磁コイルが巻き付けられる複数のティースと、を有し、前記ハウジングを磁性材料で形成すると共に、前記ロータの磁極の数をＰ、前記コアのヨーク部の幅をＷc、前記ハウジングの肉厚をＷy、前記ティースの個数をＮt、前記ティースの幅をＷtとした場合に、
Ｗc＜Ｎt×Ｗt／２Ｐ                ・・・（式１）
Ｗc＋Ｗy≧Ｎt×Ｗt／２Ｐ           ・・・（式２）
という関係を満足するブラシレスモータがある。この従来のブラシレスモータは、ハウジングをヨークとして機能させると共に、各部の寸法を適宜選定することで、ハウジング及びヨーク部のトータルの幅を従来よりも小さくでき、ブラシレスモータの小型化を達成している。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３３４４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、ブラシレスモータは、小型化が達成されることに加え、高出力化が要求されてきており、特許文献１に記載された従来のブラシレスモータにも同様の要求がなされているのが実状である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、小型化が達成されると共に、高出力化が達成された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】
【０００６】
この目的を達成するため本発明は、円筒形のハウジングと、当該ハウジングの内周面に全体が包囲されて固定されるコア及び複数相の励磁コイルからなるステータと、当該ステータの内側に配設され且つ外周面にＳ極及びＮ極が周方向に交互に着磁された回転自在のロータと、を備え、前記コアは、前記ハウジングの内周面に嵌め込まれる円筒形のヨーク部と、このヨーク部内周面から前記ロータに向かって延び且つ前記励磁コイルが巻き付けられる複数のティースと、を有し、前記ハウジングを磁性材料で形成すると共に、前記ロータの磁極の数をＰ、前記コアのヨーク部の幅をＷc、前記ハウジングの肉厚をＷy、前記ティースの個数をＮt、前記ティースの幅をＷtとした場合に、
Ｗc＜（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ                ・・・（式１）
Ｗc＋Ｗy≧（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ           ・・・（式２）
という関係を満足するブラシレスモータであって、前記コアは、互いに分割された複数の分割コアから構成されてなるブラシレスモータを提供するものである。
【０００７】
この構成を備えたブラシレスモータは、互いに分割された複数の分割コアを備えているため、各ティースへのコイル巻回作業を容易化することができると共に、全体の体積効率が良く、励磁コイルの占積率の高いモータを構成することができる。したがって、小型化が達成することができ且つ高出力化を達成することができる。
【０００８】
前記各々の分割コアは、少なくとも一つのティースを備えることができる。
【０００９】
また、前記ティースには、前記励磁コイルを集中巻することができる。このようにすることで、さらに高出力化を達成することができる。
【００１０】
前記複数のティースのうち、少なくとも一つのティースの幅は、他のティースの幅と異なり、前記ティースの幅Ｗtは、全ティースの幅の平均値とすることができる。
【００１１】
そしてまた、本発明にかかるブラシレスモータは、前記分割コアが前記ハウジング内に圧入されて当該ハウジングに締結された構成を備えることもできる。
【００１２】
さらにまた、本発明にかかるブラシレスモータは、電動パワーステアリングに特に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるブラシレスモータは、前記（式１）及び（式２）を満たし、且つ前記コアは、互いに分割された複数の分割コアから構成されているため、小型化を達成することができることに加え、磁路内において磁気飽和が生じることを防止することができ、高出力化が達成されるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかるブラシレスモータ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の形態は、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の形態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。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態にかか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励磁コイルを省略した状態を示す横断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施の形態にかか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ハウジング２Ａと、このハウジング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。ハウジング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、ハウジング２Ａと一体に底部２ａが形成されている。なお、ハウジング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。
【００１７】
ハウジング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、ハウジング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。
【００１８】
回転軸４の周囲には、ロータコア１０が配設されており、さらにこのロータコア１０の周囲に、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。
【００１９】
また、ハウジング２Ａの内周面には、コア７がその全体が包囲された状態で固定されている。このコア７には、マグネット５を包囲するように、例えば３相の励磁コイル８が、集中巻きされており、これらのコア７及び励磁コイル８によってブラシレスモータ１のステータ９が構成されている。
【００２０】
コア７は、図２にも示すように、等分割された１２個の分割コア７Ａから構成されている。各の分割コア７Ａは、組み立てられてコア７を構成した際に、円筒形のヨーク部１７となる円弧状の分割ヨーク１７Ａと、この分割ヨーク１７Ａの内周面からロータ６に向かって延びる１本のティース２７Ａとを備えている。そして、各々の分割コア７Ａのティース２７Ａには、励磁コイル８がそれぞれ集中巻きされている。これらの分割コア７Ａは、ハウジング２Ａ内に圧入され、ハウジング２Ａの内周面に嵌め込まれる円筒形のヨーク部１７と複数のティース２７Ａを備えたコア７を構成している。このように、分割コア７Ａは、ハウジング２Ａ内に圧入されて、ハウジング２Ａに締結されている。なお、符号２８は、インシュレータである。
【００２１】
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。
【００２２】
なお、実施の形態にかかるブラシレスモータ１では、ロータ６の磁極の数（マグネット５のＮ極及びＳ極の総数）をＰ、各々の分割コア７Ａの分割ヨーク部１７Ａの幅をＷc、ハウジング２Ａの肉厚をＷy、ティース２７Ａの個数をＮt、ティース２７Ａの幅をＷtとした場合、特に図２に示すように、Ｐ＝８、Ｎt＝１２であり、Ｗc＝３．５ｍｍ、Ｗy＝２ｍｍ、Ｗt＝７ｍｍとし、前述した（式１）については、
Ｗc＝３．５＜（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ＝（１２×７）／（２×８）＝５．２５
となり、前述した（式２）については、
Ｗc＋Ｗy＝３．５＋２＝５．５≧（Ｎt×Ｗt）／２Ｐ＝５．２５
となる。したがって、式１及び式２を満足させている。
【００２３】
このような構成であると、略円筒形のハウジング２Ａも実質的にヨークとして機能するため、ハウジング２Ａ及び分割ヨーク部１７Ａのトータルの幅を従来よりも小さくでき、それだけブラシレスモータ１の小型化を図ることができる。また、互いに分割された複数の分割コア７Ａを備えているため、各ティース２７Ａへのコイル巻回作業を容易化することができると共に、全体の体積効率が良くなり、励磁コイル８の占積率の高いモータを構成することができる。したがって、小型化をさらに向上させることができる。また、励磁コイル８が集中巻きされているため、より一層高出力化を達成することができる。このため、本実施の形態にかかるブラシレスモータ１は、例えば、電動パワーステアリング装置の動力源のように、スペース的に余裕の小さい部分に配設されるものとして好適である。
【００２４】
なお、ハウジング２Ａ部における鉄損（磁化した際のヒステリシス損と渦電流損）が比較的大きくなったとしても、主な磁気回路は、コア７のヨーク部１７であるから、磁気回路から見た影響は小さい。特に、電動パワーステアリング装置の動力源として用いられるモータのように、回転速度が比較的小さいモータにあっては、ほとんど損失はない。
【００２５】
また、本実施の形態では、コア７を同一形状の分割コア７Ａに分割した場合（同形状のティース２７Ａが互いに同じピッチ（等配ピッチ）で配置されている場合）について説明したが、これに限らず、図３に示すように、例えば、コア７を、回転軸４の軸芯Ｃを中心とした分割角度（例えば、図３に示す角度α、β、γ）が異なる複数の分割コア７Ａ1、７Ａ2．．．７ＡNから構成してもよい。この場合、複数のティース２７Ａ1、２７Ａ2．．．２７ＡNのうち、少なくとも一つのティース２７Ａ1の幅Ｗt1は、他のティース２７Ａ2の幅Ｗt2と異なり、複数のティース２７Ａ1、２７Ａ2．．．２７ＡNは、不等配ピッチで配設されることになる。そして、分割コアによってティースの幅が異なる場合は、ティースの幅Ｗtは、全ティースの幅の平均値とすればよい。
【００２６】
また、ステータ９は、斜めに積層（スキュー積層）されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態にかか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励磁コイルを省略した状態を示す横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるブラシレスモータの励磁コイルを省略した状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ブラシレスモータ
２Ａ    ハウジング
４    回転軸
５    マグネット
６    ロータ
７    コア
７Ａ、７Ａ1、７Ａ2    分割コア
８    励磁コイル
９    ステータ
１７    ヨーク部
１７Ａ    分割ヨーク
２７Ａ、２７Ａ1、２７Ａ2    ティース
【図１】
2007166739.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007166739.tif 000005