(57)【要約】【課題】ティースを回転軸と平行に延ばしかつコギングトルクを低減させることが可能な回転機及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のモータ１０では、ステータコア２２における円筒部２４の両端部間を斜めに横切ったスキュー領域Ｒ１の組織を歪ませて透磁率が比較的低い低透磁率スキュー部２２Ｊを設けたことにより、ステータコア２２の内側に生成される磁力の分布がモータ１０の回転軸に対して捻れた状態になる。即ち、ステータコア２２の円筒部２４にスキューを施すことがでる。これにより、セグメント磁石１３及びティース２３をモータ１０の回転軸と平行に延ばした構造で、コギングトルクを低減させることが可能になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と、その円筒部の内周面から突出した複数のティースとを有したステータコアを備えると共に、前記各ティースに電磁コイルが巻回された回転機において、
前記円筒部のうち周方向の複数位置に、前記円筒部の両端部間を斜めに横切った又は、前記円筒部の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域を設け、前記スキュー領域における前記ステータコアの組織を歪ませて透磁率が比較的低い低透磁率スキュー部を形成したことを特徴とする回転機。
【請求項２】
前記ステータコアを前記ティース毎の複数のコア構成体に分割すると共に、それらコア構成体を合体した状態で前記ステータコアを焼き嵌め又は圧入した筒形ハウジングを備え、
前記筒形ハウジングのうち前記スキュー領域に対応した部分を外面側に厚くしてスキュー突部を複数形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転機。
【請求項３】
電動パワーステアリング装置に用いられるモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機。
【請求項４】
円筒部と、その円筒部の内周面から突出した複数のティースとを有したステータコアを備えると共に、前記各ティースに電磁コイルが巻回された回転機の製造方法において、
前記円筒部の両端部間を斜めに横切った又は、前記円筒部の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域を加圧することで前記ステータコアの透磁率を部分的に低下させて前記円筒部にスキューを施すことを特徴とする回転機の製造方法。
【請求項５】
前記ステータコアの外側に焼き嵌め又は圧入される筒形ハウジングを設けると共に、前記筒形ハウジングのうち前記スキュー領域に対応した部分を外面側に厚くしてスキュー突部を複数形成しておき、焼き嵌め又は圧入された状態で前記筒形ハウジングのうち前記スキュー突部を備えた部分が、前記スキュー領域を比較的強い力で加圧するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の回転機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コギングトルクの低減を図った回転機及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転機として、コギングトルクを低減させるためにティースを回転軸に対して斜めに延ばしたもの、即ちティースにスキューを施したものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】海老原大樹編集「モータ技術実用ハンドブック」日刊工業新聞社出版、２００１年３月２３日発行（４０２頁、８９０頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ティースにスキューを施すと電磁コイルの巻回作業が困難になると共にティースを含むコアの製造費が高くなる。特に、複数のティースを内側に有するステータコアをティース毎のコア構成体に分割する場合には、ティースにスキューを施すとステータコアの分割自体が困難になる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ティースを回転軸と平行に延ばしかつコギングトルクを低減させることが可能な回転機及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る回転機（１０）は、円筒部（２４）と、その円筒部（２４）の内周面から突出した複数のティース（２３）とを有したステータコア（２２）を備えると共に、各ティース（２３）に電磁コイル（２６）が巻回された回転機（１０）において、円筒部（２４）のうち周方向の複数位置に、円筒部（２４）の両端部間を斜めに横切った又は、円筒部（２４）の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域（Ｒ１）を設け、スキュー領域（Ｒ１）におけるステータコア（２２）の組織を歪ませて透磁率が比較的低い低透磁率スキュー部（２２Ｊ）を形成したところに特徴を有する。ここで、「透磁率が比較的低い」とは、「円筒部（２４）のうちスキュー領域（Ｒ１）以外の部分に比較して透磁率が低い」という意味であり、他のステータコアの円筒部に比較して透磁率が低いという意味ではない。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転機（１０）において、ステータコア（２２）をティース（２３）毎の複数のコア構成体（２５）に分割すると共に、それらコア構成体（２５）を合体した状態でステータコア（２２）を焼き嵌め又は圧入した筒形ハウジング（２１）を備え、筒形ハウジング（２１）のうちスキュー領域（Ｒ１）に対応した部分を外面側に厚くしてスキュー突部（２１Ｂ）を複数形成したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の回転機（１０）において、電動パワーステアリング装置に用いられるモータ（１０）であるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、回転機（１０）の製造方法において、円筒部（２４）と、その円筒部（２４）の内周面から突出した複数のティース（２３）とを有したステータコア（２２）を備えると共に、各ティース（２３）に電磁コイル（２６）が巻回された回転機（１０）の製造方法において、円筒部（２４）の両端部間を斜めに横切った又は、円筒部（２４）の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域（Ｒ１）を加圧することでステータコア（２２）の透磁率を部分的に低下させて円筒部（２４）にスキューを施すところに特徴を有する。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の回転機（１０）の製造方法において、ステータコア（２２）の外側に焼き嵌め又は圧入される筒形ハウジング（２１）を設けると共に、筒形ハウジング（２１）のうちスキュー領域（Ｒ１）に対応した部分を外面側に厚くしてスキュー突部（２１Ｂ）を複数形成しておき、焼き嵌め又は圧入された状態で筒形ハウジング（２１）のうちスキュー突部（２１Ｂ）を備えた部分が、スキュー領域（Ｒ１）を比較的強い力で加圧するようにしたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の回転機は、ステータコアにおける円筒部の両端部間を斜めに横切った又は、円筒部の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域の組織を歪ませて透磁率が比較的低い低透磁率スキュー部を設けたことにより、ステータコアの内側に生成される磁力の分布が回転機の回転軸に対して捻れた状態になる。即ち、本発明の回転機によれば、ティースを回転軸と平行に延ばした構造で、コギングトルクを低減させることが可能になる。
【００１１】
請求項２の回転機では、複数のコア構成体を合体した状態でステータコアが筒形ハウジング内に焼き嵌め又は圧入されて筒形ハウジングから締め付け力を受ける。そして、筒形ハウジングを部分的に厚くにしてスキュー突部を形成したことにより、筒形ハウジングのうちスキュー突部を備えた部分が他の部分より比較的強い力でステータコアのスキュー領域を加圧する。これにより、スキュー領域の透磁率が下げられて、低透磁率スキュー部が形成される。
【００１２】
請求項４の回転機の製造方法によれば、ステータコアのうち円筒部の両端部間を斜めに横切った又は、円筒部の一端部から他端部に向かって幅広になって延びたスキュー領域を加圧することでステータコアの透磁率を部分的に低下させて円筒部にスキューを施すことができる。これにより、ティースを回転軸と平行に延ばした構造で、コギングトルクを低減させることができる。
【００１３】
ここで、スキュー領域を加圧する方法としては、スキュー領域を殴打する方法や、スキュー領域をプレス機によって押圧する方法が挙げられる。また、請求項５の発明のように、ステータコアの外側に焼き嵌め又は圧入される筒形ハウジングを部分的に厚くしてスキュー突部を形成しておけば、焼き嵌め又は圧入された状態で筒形ハウジングのうちスキュー突部を備えた部分が、スキュー領域を比較的強い力で継続して加圧するので、スキュー領域におけるステータコアの組織の歪み状態が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るモータ１０の断面図が示されている。このモータ１０は、電動パワーステアリング装置に内蔵されるブラシレス交流モータである。モータ１０のロータ１１は、円筒状のロータシャフト１２の外周面に複数（例えば、１４個）のセグメント磁石１３を固定して備えている。各セグメント磁石１３は、断面円弧状をなし、図２に示すように、ロータシャフト１２の回転軸方向と平行に延びている。
【００１５】
図１に示すようにモータ１０のステータ２０は、筒形ハウジング２１の内側にステータコア２２を備えている。ステータコア２２には、円筒部２４の内側に複数のティース２３を突出形成して備えている。これらティース２３は、図２に示すようにモータ１０の回転軸と平行に延び、円筒部２４を周方向で均等分（例えば、１２等分）する位置に配置されている。また、図１に示すように、各ティース２３は、軸方向から見るとステータコア２２の径方向に沿って均一幅で延びた脚部２３Ａと、脚部２３Ａの先端側を鳩尾状に広げた幅広部２３Ｂとを備えている。そして、ティース２３のうち主として脚部２３Ａに電磁コイル２６が巻回されている。
【００１６】
円筒部２４は、隣り合ったティース２３，２３の間が縦割り分割されている。これにより、ステータコア２２が、周方向でティース２３毎の複数のコア構成体２５に分割されている。図４に示すように、コア構成体２５は、複数の珪素鋼板ピース３０を積層してなる。珪素鋼板ピース３０には、複数の係止突起３１が形成されている。それら係止突起３１は、例えば珪素鋼板ピース３０の一部を押圧して平行な１対の切断線３０Ｓ，３０Ｓ（図３参照）を形成し、それら切断線３０Ｓ，３０Ｓの間を山形に屈曲させてなる。これにより係止突起３１の裏側には係止凹所３２が形成され、積層された各珪素鋼板ピース３０の係止突起３１が隣り合った珪素鋼板ピース３０の係止凹所３２に嵌合されて、複数の珪素鋼板ピース３０が積層状態に保持される。
【００１７】
コア構成体２５は合体してステータコア２２となり、そのステータコア２２が筒形ハウジング２１内に焼き嵌め又は圧入される。図５には、筒形ハウジング２１全体の側断面図が示されている。筒形ハウジング２１は、前述した電動パワーステアリング装置における筒形ケースの一部を構成しており、材質は例えばアルミになっている。そして、筒形ハウジング２１の長手方向における中間部分にステータコア２２が嵌合固定される。筒形ハウジング２１のうちステータコア２２が嵌合される部分の外周面には複数のスキュー突部２１Ｂが備えられている。図２に示すようにスキュー突部２１Ｂは、筒形ハウジング２１のうちステータコア２２が嵌合される部分の両端部間を斜めに横切った形状をなし、筒形ハウジング２１を周方向で例えば４等分する位置に配置されている。ここで、ティース２３のピッチをＰとすると、スキュー突部２１Ｂの一端部と他端部とは、例えば、１／２Ｐだけずれている。具体的には、本実施形態のステータコア２２は、１２個のティース２３を備えているので、Ｐ＝２π／１２、であり、スキュー突部２１Ｂの一端部と他端部とは、１／２Ｐ＝π／１２、だけずれている。そして、ステータコア２２のうち各スキュー突部２１Ｂに対応した部分が、本発明に係る低透磁率スキュー部２２Ｊになっている。
【００１８】
本実施形態のモータ１０の構成は以上である。次に、モータ１０の製造方法について説明する。モータ１０を製造するには、先ず、珪素鋼板ピース３０を積層してコア構成体２５を複数製作する。そして、単体状態の各コア構成体２５に電磁コイル２６を巻回する。次いで、電磁コイル２６の両端末をコア構成体２５の一端側に集め、複数のコア構成体２５を合体させてステータコア２２にして、図示しない治具にて合体した状態に保持する。この状態で各電磁コイル２６の端末同士をバスバー２７で溶接して三相のモータ回路にする。
【００１９】
次いで、前記治具を外し、ステータコア２２を筒形ハウジング２１に例えば焼き嵌めする。即ち、筒形ハウジング２１を加熱して拡径変形させた状態にして、その筒形ハウジング２１内にステータコア２２を嵌合する。そして、筒形ハウジング２１を冷却して縮径変形させる。すると、筒形ハウジング２１がステータコア２２を締め付ける。これにより、ステータコア２２を構成する複数のコア構成体２５が合体した状態に保持される。
【００２０】
ここで、筒形ハウジング２１のうちスキュー突部２１Ｂを備えた部分は肉厚が厚くなっているので、スキュー突部２１Ｂを備えた部分が他の部分より比較的強い力でステータコア２２を加圧する。これにより、ステータコア２２のうちスキュー突部２１Ｂに対応した部分、即ち、図２に示すように円筒部２４の両端部間を斜めに横切った複数のスキュー領域Ｒ１の組織が比較的多く歪み、円筒部２４に透磁率が比較的低い低透磁率スキュー部２２Ｊが形成される。
【００２１】
次いで、ステータコア２２が筒形ハウジング２１内に嵌合固定されたら、図５に示すように筒形ハウジング２１に形成されたコネクタ装着部２１Ｃにコネクタ３４を取り付け、そのコネクタに埋設されたバスバー３３と電磁コイル２６に溶接されたバスバー２７とを接続する。次いで、ロータ１１を筒形ハウジング２１内に挿入して筒形ハウジング２１内に嵌合した図示しないベアリングにて回転可能に軸支し、モータ１０が完成する。
【００２２】
上記のようにして製造したモータ１０では、ステータコア２２の内側に生成される磁力の分布がモータ１０の回転軸に対して捻れた状態になる。即ち、本実施形態のモータ１０によれば、ステータコア２２の円筒部２４にスキューを施すことができ、セグメント磁石１３及びティース２３をモータ１０の回転軸と平行に延ばした構造であっても、セグメント磁石１３の磁束がティース２３を経由してセグメント磁石１３に戻るときのロータ１１の回転位置による磁束の変化が緩やかになり、コギングトルクを低減させることができる。また、ステータコア２２に焼き嵌めした筒形ハウジング２１のうちスキュー突部２１Ｂを備えた部分が、ステータコア２２のスキュー領域Ｒ１を継続して比較的強い力で加圧するので、スキュー領域Ｒ１におけるステータコア２２の組織の歪み状態が安定する。
【００２３】
［第２実施形態］
本実施形態は、図６に示されており、スキュー突部２１Ｃの構造のみが前記第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。即ち、本実施形態のスキュー突部２１Ｃは、筒形ハウジング２１のうちステータコア２２に嵌合される部分の一端から他端に向かって幅広になって延びた形状になっている。ここで、筒形ハウジング２１の外径をＤ（図６参照）、スキュー突部２１Ｃのうち一端部と他端部の幅寸法をＷ１，Ｗ２（図６参照）とすると、上記幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、Ｗ１＋π・Ｄ／Ｎ＝Ｗ２の関係式が成立する大きさになっている。
本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２４】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２５】
（１）前記第１実施形態は、筒形ハウジング２１によってステータコア２２を部分的に加圧して低透磁率スキュー部２２Ｊを形成していたが、例えば、スキュー領域Ｒ１を加圧するためにステータコア２２の一部を殴打する方法や、ステータコア２２の一部をプレス機によって押圧する方法を行ってもよい。
【００２６】
（２）前記第１実施形態では、ステータコア２２の円筒部２４における全領域のうちスキュー領域Ｒ１がそれ以外の領域より狭かったが、スキュー領域Ｒ１をそれ以外の領域より広くしてもよい。
【００２７】
（３）また、図７に示すように、筒形ハウジング２１に複数の溝２１Ｄを形成し、それら溝２１Ｄの間を溝２１Ｄより幅広のスキュー突部２１Ａとしてもよい。
【００２８】
（４）上記実施形態では、筒形ハウジング２１にスキュー突部２１Ｂを４つ設けていたが、４つ以外の複数個設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータの平断面図
【図２】そのモータの分解斜視図
【図３】コア構成体の平面図
【図４】図３のＡ−Ａ切断面における側断面図
【図５】モータの側断面図
【図６】第２実施形態の筒形ハウジングの斜視図
【図７】他の実施形態（３）の筒形ハウジングの斜視図
【符号の説明】
【００３０】
１０    モータ
２１    筒形ハウジング
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ    スキュー突部
２２    ステータコア
２２Ｊ    低透磁率スキュー部
２３    ティース
２４    円筒部
２５    コア構成体
２６    電磁コイル
３０    珪素鋼板ピース
【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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