專利名稱：無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用來(lái)形成磁場(chǎng)的永久磁鐵的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，更詳細(xì)的是涉及 在對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力的電動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上使用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
以往所使用的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置是響應(yīng)駕駛者施加于車把(方向盤(pán))的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 矩而驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)，由此來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力。通常使用于這種電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)往往是永久磁鐵電動(dòng)機(jī)，具備 設(shè)有線圈的定子和設(shè)有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子。已知在該永久磁鐵電動(dòng)機(jī)上會(huì)產(chǎn)生齒 槽轉(zhuǎn)矩。這是由于，通常在未給定子線圈通電的狀態(tài)下，磁吸力會(huì)作用于該線 圈的鐵芯與轉(zhuǎn)子的各磁極之間。該齒槽轉(zhuǎn)矩會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向感降低，以往為了降低齒槽轉(zhuǎn)矩曾 經(jīng)有過(guò)各種設(shè)計(jì)。例如，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇設(shè)于定子的突極(齒部)的數(shù)量(該數(shù) 量與突極間的空隙的數(shù)量相等，以下也稱作"槽數(shù)")及永久磁鐵的數(shù)量來(lái)降 低齒槽轉(zhuǎn)矩。又例如，電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置往往使用8極9槽(極數(shù)是8，槽數(shù)是9)的電動(dòng)機(jī)(參 考專利文獻(xiàn)l)、或10極12槽的電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)能以較低的成本來(lái)制造， 能做成內(nèi)置于電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的小型構(gòu)造。專利文獻(xiàn)1曰本特開(kāi)2001 — 275325號(hào)公報(bào)可是，為了進(jìn)一步降低齒槽轉(zhuǎn)矩，需要對(duì)突極(齒部)的形狀或大小等進(jìn)行 設(shè)計(jì)，尤其是，突極(齒部)的寬度是從永久磁鐵的極部產(chǎn)生的磁通所通過(guò)的磁 通路的寬度，因此如果該寬度太小，就不能抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要提供一種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及具備該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向 裝置，可通過(guò)適當(dāng)設(shè)定齒寬來(lái)抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明第1方案的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)具備圓環(huán)狀的定子、配置于該定子的內(nèi)側(cè) 而可相對(duì)于該定子自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其特征為上述定子包含以分別向著上述轉(zhuǎn)子延伸的狀態(tài)而沿著圓周方向隔著相等 間隔配設(shè)的相同大小的多個(gè)齒部、結(jié)合著上述多個(gè)齒部的圓環(huán)狀的軛部；上述轉(zhuǎn)子包含在周方向形成多個(gè)極部的永久磁鐵，上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周方向的寬度設(shè)定成上述轉(zhuǎn)子的外徑除以上述 多個(gè)齒部的數(shù)量所得到的數(shù)值再乘以n /2后的數(shù)值的近似值以上。第2方案是在第l方案中，上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周方向的寬度設(shè)定成 上述轉(zhuǎn)子的外徑除以上述多個(gè)齒部的數(shù)量所得到的數(shù)值再乘以^/2后的數(shù)值 的近似值。第3方案是在第1方案中，上述多個(gè)齒部是12個(gè)，上述永久磁鐵形成IO 個(gè)極部。第4方案是在第l方案中，上述多個(gè)齒部的數(shù)量大于上述永久磁鐵所形成 的極數(shù)，上述軛部在向著上述轉(zhuǎn)子的方向上的厚度是上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周方向的寬度的45%以上。第5方案是在第1方案中，上述多個(gè)齒部的數(shù)量小于上述永久磁鐵所形成 的極數(shù)，上述軛部在向著上述轉(zhuǎn)子的方向上的厚度是上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周 方向的寬度的35%以上。第6方案是具有第l方案所記載的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，上述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)響應(yīng)為了使車輛轉(zhuǎn)向而進(jìn)行的操作裝置的操作而受到驅(qū) 動(dòng)，由此對(duì)該車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力。 發(fā)明效果采用上述第l方案，齒部沿著周方向的寬度設(shè)定成轉(zhuǎn)子的外徑除以齒部的數(shù)量所得到的數(shù)值再乘以^/2后的數(shù)值的近似值以上，所以齒部沿周方向的 寬度大致大于相鄰齒部間的(空隙的)距離的近似值。從而能充分地抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。采用上述第2方案，齒部沿著周方向的寬度設(shè)定成轉(zhuǎn)子的外徑除以齒部的數(shù)量所得到的數(shù)值再乘以n/2后的數(shù)值的近似值，所以齒部沿周方向的寬度大致等于相鄰的齒部間的(空隙的)距離的近似值。從而最能抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。釆用上述第3方案，能夠抑制例如電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置等一般廣泛使用的10極 12槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。采用上述第4方案，在齒數(shù)大于永久磁鐵的極數(shù)的場(chǎng)合，軛部的向著轉(zhuǎn)子的方向上的厚度是沿著齒部周方向的寬度的45%以上，從而能抑制齒槽轉(zhuǎn)矩，且抑制輸出轉(zhuǎn)矩降低。采用上述第5方案，在齒數(shù)小于永久磁鐵的極數(shù)的場(chǎng)合，軛部的向著轉(zhuǎn)子 的方向上的厚度是沿著齒部周方向的寬度的35%以上，從而能抑制齒槽轉(zhuǎn)矩， 且抑制輸出轉(zhuǎn)矩降低。采用上述第6方案，能提供一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，具備能達(dá)到與上述第l方 案同樣效果的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。


圖1是將本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)造與相關(guān)的車輛構(gòu)造一并顯示的概略圖。圖2是相對(duì)于上述實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的垂直剖面圖。圖3是將上述實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的軛部及齒部的主要部分放大顯示的圖。圖4顯示上述實(shí)施方式的齒寬發(fā)生從5mm到8ram的數(shù)值變化時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩 數(shù)值。圖5顯示上述實(shí)施方式的軛部寬度對(duì)齒寬的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。圖6顯示上述實(shí)施方式的變形例的8極9槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在軛部寬度對(duì)齒 寬的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。圖7顯示上述實(shí)施方式的變形例的14極12槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在軛部寬度對(duì) 齒寬的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。圖8顯示上述實(shí)施方式的變形例的10極9槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在軛部寬度對(duì) 齒寬的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。符號(hào)說(shuō)明2:轉(zhuǎn)向角感應(yīng)器(轉(zhuǎn)向角度檢測(cè)裝置) 3:轉(zhuǎn)矩感應(yīng)器4:車速感應(yīng)器(車速檢測(cè)裝置) 5:電子控制單元(ECU)6:無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 61:定子 65:轉(zhuǎn)子 66:電動(dòng)機(jī)軸 611a 6111:齒部 612a 6121:線圈 615:軛部651a 651j:永久磁鐵 Wa:氣隙 Ws:尖端寬度 Wt:齒寬 Wy:軛部寬度具體實(shí)施方式
以下參照附圖針對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式加以說(shuō)明。 <1 .整體構(gòu)造〉圖1是將本發(fā)明一實(shí)施方式的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)造與相關(guān)的車輛構(gòu)造一 并顯示的概略圖。該電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置具有 一端固定在作為轉(zhuǎn)向用操作裝置的車 把(方向盤(pán))100上的轉(zhuǎn)向軸102;與該轉(zhuǎn)向軸102的另一端連接的齒條齒輪機(jī) 構(gòu)104;對(duì)表示車把100的旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)向角感應(yīng)器2;對(duì)由于車把100的操作而施加在轉(zhuǎn)向軸102上的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)器3;產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力、以減輕車把操作(轉(zhuǎn)向操作)過(guò)程中駕駛者的負(fù)擔(dān)的無(wú)刷 電動(dòng)機(jī)6;將該轉(zhuǎn)向輔助力傳遞到轉(zhuǎn)向軸102的減速齒輪7;以及經(jīng)由點(diǎn)火開(kāi)關(guān)9而從車載電池8接受電源供給、并根據(jù)來(lái)自轉(zhuǎn)向角感應(yīng)器2、轉(zhuǎn)矩感應(yīng)器 3、車速感應(yīng)器4的感應(yīng)器信號(hào)來(lái)控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的驅(qū)動(dòng)的電子控制單元 (ECU) 5。在搭載該電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的車輛上，當(dāng)駕駛者操作車把100時(shí)，由于該操作 而產(chǎn)成的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩便被轉(zhuǎn)矩感應(yīng)器3檢測(cè)出，同時(shí)轉(zhuǎn)向角被轉(zhuǎn)向角感應(yīng)器2檢 測(cè)出，在檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩及方向角和用車速感應(yīng)器4檢測(cè)出的車速的基礎(chǔ)上， 通過(guò)ECU5來(lái)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6。由此使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力，該轉(zhuǎn)向 輔助力經(jīng)由減速齒輪7施加到轉(zhuǎn)向軸102上，從而減輕轉(zhuǎn)向操作時(shí)駕駛者的負(fù) 擔(dān)。也就是說(shuō)，由于操車把作而施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩與無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向輔 助力所造成的轉(zhuǎn)矩的總和作為輸出轉(zhuǎn)矩而經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸102施加到齒條齒輪機(jī)構(gòu) 104。由此，當(dāng)齒輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)便被齒條齒輪機(jī)構(gòu)104轉(zhuǎn)換成齒條
軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒條軸的兩端經(jīng)由以橫拉桿(tie rod)及關(guān)節(jié)臂(knuckle)構(gòu)成 的連接構(gòu)件106而連接到車輪108，車輪108響應(yīng)齒條軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而改變方 向。<2 .無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造>圖2是相對(duì)于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)軸的垂直剖面圖。如圖2所示，該無(wú)刷 電動(dòng)機(jī)6具有繞著旋轉(zhuǎn)軸、即電動(dòng)機(jī)軸66旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子65，以及隔著狹窄間 隙(氣隙)而圍繞該轉(zhuǎn)子65設(shè)置的定子61。定子61包含筒狀的軛部615、從該軛部615的內(nèi)周面向電動(dòng)機(jī)軸66突 出的12個(gè)齒部(突極)611a 6111。在該齒部611a 61U上巻繞著對(duì)應(yīng)的線圈 612a 6121，通過(guò)讓預(yù)定的電流流到該線圈，使定子61在其周方向具有12極。具體來(lái)說(shuō)，線圈612a 6121四個(gè)一組，共三組，適當(dāng)?shù)?例如以Y配線等 配線方式)連接在未圖示的三相電源上，受到U相、V相、W相的電力驅(qū)動(dòng)。該 三相電源通過(guò)輸出脈沖寬度調(diào)變(P麗)信號(hào)來(lái)控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)，上述 輸出脈沖寬度調(diào)變(P麗)信號(hào)可以是對(duì)與上述各相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度進(jìn)行了控制 后的電壓信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)是眾所周知的，在此省略詳細(xì)說(shuō)明。轉(zhuǎn)子65通過(guò)在其周方向配置10個(gè)永久磁鐵651a 651j，成為在周方向 具有IO極的狀態(tài)。這些永久磁鐵651a 651j是在徑向(垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向) 磁化的稀土類釹類磁鐵，沿周方向以N極與S極交互的方式排列。本無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6是10極12槽的電動(dòng)機(jī)，而一般的8極12槽的電動(dòng)機(jī)的 極數(shù)與槽數(shù)之比為2: 3，已知本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)與上述一般的電動(dòng)機(jī)相比，可將齒槽轉(zhuǎn)矩抑制得更低。圖3是將無(wú)刷電動(dòng)機(jī)上的軛部及齒部的主要部分放大顯示的圖。如圖3所 示，例如在齒部611a巻繞有線圈612a。更詳細(xì)地說(shuō)，是在底部具有顎部的筒 狀線軸上巻繞線圈612a，并將線圈壓板壓入到該線軸的前端部分，通過(guò)將巻繞 有線圈612a的線軸插入到齒部611a，而成為將線圈612a巻繞于齒部611a的 狀態(tài)。以這種方式將線圈612a 6121巻繞到齒部611a 6111。這種集中巻繞 的方式稱作突極巻繞方式。采用這種不是在多個(gè)槽部分別進(jìn)行巻繞而是集中進(jìn) 行巻繞的方式，幾乎不存在不形成有效磁通的線圈部分，因此能減少銅的損耗， 結(jié)果可得到適用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的高輸出無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。<3 .齒寬等的計(jì)算方法>如圖3所示，將沿著各齒部611a 6111的周方向的中央附近的長(zhǎng)度(寬度) 作為齒寬Wt，將齒部611a 6Ul之中鄰接的兩個(gè)端部(與轉(zhuǎn)子65互為相對(duì)的
尖端部分，以下稱作"尖端部")最接近的位置的間隔作為尖端寬度Ws，將該 端部與轉(zhuǎn)子65間的間隔作為氣隙Wa，將軛部615的直徑方向長(zhǎng)度(厚度)作為 軛部寬度Wy，在此基礎(chǔ)上研究用于抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的最佳齒寬的計(jì)算方法。本實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的定子61的外徑是80mm，轉(zhuǎn)子65的外徑是 50mm，各永久磁鐵651a 651j的直徑方向長(zhǎng)度(厚度)是3mm，氣隙Wa是0. 5mm， 相電阻是25mQ以下。而尖端寬度Ws即使是0. 25mm左右也能毫無(wú)問(wèn)題地工作， 不過(guò)最好是0. 5mm以上的近似值。在將尖端寬度Ws較寬地設(shè)定成0. 5mm以上 時(shí)，與將其較窄地設(shè)定成0.25mm左右的情況相比，能將齒槽轉(zhuǎn)矩的大小及其 變動(dòng)寬度抑制得較小。圖4顯示齒寬Wt在5mm到8mm的范圍內(nèi)變化時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值。該齒槽 轉(zhuǎn)矩值是作為眾所周知的仿真結(jié)果得到的數(shù)值，在市售的仿真軟件中輸入計(jì)算 所需的數(shù)值即可容易地得到。不過(guò)，如后所述，輸出轉(zhuǎn)矩值會(huì)因軛部寬度Wy 對(duì)齒寬Wt的比例而發(fā)生變化，因此這里是將軛部寬度Wy與齒寬Wt設(shè)定成同 一值。也就是說(shuō)，軛部寬度Wy也會(huì)變化成與上述那樣變化的齒寬Wt相同的數(shù) 值。如圖4所示，當(dāng)將齒寬Wt設(shè)定成約6. 5mm時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值最小。該設(shè) 定值與轉(zhuǎn)子外徑50imi除以槽數(shù)12所得到的數(shù)值再乘以"/2后的數(shù)值大致相 等。這意味著，齒寬Wt和相鄰的齒部611a 6111之間的距離(該距離是不包 括尖端部在內(nèi)的、在齒部間形成的空隙的寬度，以下稱作"齒部間空隙寬度") 在與轉(zhuǎn)子65的外周大致相接的位置上大致相等。更精確地說(shuō)，考慮到氣隙Wa，由于齒寬Wt及齒部間空隙寬度的(12個(gè))總 和稍大于轉(zhuǎn)子65的外周長(zhǎng)度，所以齒槽轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值最小時(shí)的齒寬Wt稍大于轉(zhuǎn)子 外徑除以槽數(shù)再乘以^ /2后的數(shù)值。至于將齒寬Wt時(shí)設(shè)定為這種值時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值最小的原因，由于齒槽轉(zhuǎn) 矩的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)極其復(fù)雜，因此未必能找出明確的原因，但可考慮以下的因素。艮卩，12個(gè)齒部611a 6Ul與IO個(gè)永久磁鐵651a 651j之間每當(dāng)電動(dòng)機(jī) 軸66旋轉(zhuǎn)一次就會(huì)分別有一次最接近。從該最接近狀態(tài)的一個(gè)齒部(例如齒部 611a)和一個(gè)永久磁鐵(例如永久磁鐵651a)來(lái)考慮，當(dāng)齒部611a的周方向中心 位置對(duì)準(zhǔn)永久磁鐵651a的周方向中心位置時(shí)，來(lái)自永久磁鐵651a的磁通最順 暢地涵蓋齒部611a。因此，如果僅著眼于與這些齒部611a及永久磁鐵651a 間的關(guān)系，則在它們之間得到的磁吸力最大(此時(shí)轉(zhuǎn)矩最小)。相反，當(dāng)它們離得最遠(yuǎn)時(shí)，即，當(dāng)齒部611a與相鄰的齒部(例如齒部611b) 之間的中間位置(等距離的位置)對(duì)準(zhǔn)永久磁鐵651a的周方向中心位置時(shí)，來(lái) 自永久磁鐵651a的磁通最難涵蓋齒部611a。因此，如果僅著眼于與這些齒部 611a及永久磁鐵651a間的關(guān)系，則在它們之間得到的磁吸力最小(此時(shí)轉(zhuǎn)矩最 大)。這種使上述磁吸力成為最大然后成為最小而后又成為最大的變化在每當(dāng) 電動(dòng)機(jī)軸66旋轉(zhuǎn)一次時(shí)就會(huì)連續(xù)反復(fù)產(chǎn)生，可是也不能說(shuō)因?yàn)樵撟兓土⒓?產(chǎn)生無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)、即齒槽轉(zhuǎn)矩。也就是說(shuō)，如果要問(wèn)10 個(gè)永久磁鐵651a 651 j各自的中心位置到達(dá)對(duì)應(yīng)的齒部611a 6111或鄰接齒 部間的空隙中的任一個(gè)沿著周方向的哪個(gè)位置，那么上述永久磁鐵的中心位置 就是按照各自在周方向的排列順序而將相鄰齒部的中心位置間在周方向的長(zhǎng) 度分成10等分后各自錯(cuò)開(kāi)1分距離的位置。于是，當(dāng)如本實(shí)施方式那樣使齒 寬Wt與齒部間空隙寬度大致相等時(shí)，10個(gè)永久磁鐵651a 651j中的一半、即 5個(gè)永久磁鐵各自的中心位置與齒部611a 6111對(duì)應(yīng)，剩下的一半、即另外5 個(gè)永久磁鐵各自的中心位置與鄰接齒部間的空隙對(duì)應(yīng)，這種狀態(tài)以各自交替更 換的方式而始終保持著。因此，即使在各個(gè)永久磁鐵與對(duì)應(yīng)的齒部之間得到的 轉(zhuǎn)矩(磁吸力)發(fā)生變化，它們的轉(zhuǎn)矩總和也幾乎沒(méi)有變化，從而可以說(shuō)，采用 本實(shí)施方式時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩幾乎很少產(chǎn)生或至少不會(huì)很大。從上述觀點(diǎn)考慮，齒槽轉(zhuǎn)矩在齒寬Wt與齒部間空隙寬度大致相等時(shí)會(huì)變 得最小，而如圖4所示，在齒寬Wt大于齒部間空隙寬度時(shí)，與齒寬Wt小于齒 部間空隙寬度的場(chǎng)合相比，齒槽轉(zhuǎn)矩較小。這時(shí)因?yàn)椋邶X寬Wt大于齒部間 空隙寬度時(shí)，來(lái)自永久磁鐵的磁通順暢地涵蓋齒部的狀態(tài)會(huì)持續(xù)較久，所以齒 槽轉(zhuǎn)矩不會(huì)很大，而在齒寬Wt小于齒部間空隙寬度時(shí)，來(lái)自永久磁鐵的磁通 順暢地涵蓋齒部的狀態(tài)持續(xù)較短，所以齒槽轉(zhuǎn)矩較大。從而，為了抑制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的齒槽轉(zhuǎn)矩，最好將齒寬Wt設(shè)定成轉(zhuǎn)子外 徑除以槽數(shù)再乘以"/2后的數(shù)值的近似值以上，且最好將齒寬Wt設(shè)定為上述 近似值。以下參考圖5說(shuō)明軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率如何使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸 出轉(zhuǎn)矩值變化。圖5表示使軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。 輸出轉(zhuǎn)矩率是表示輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)最大輸出轉(zhuǎn)矩的比率的數(shù)值。如圖5所示，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是100%近似值時(shí)，輸出轉(zhuǎn) 矩率為100%，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是45%近似值時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率 為98%左右，所以在軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率成為45%之前，轉(zhuǎn)矩率的
降低幾乎可以忽略?？墒?，當(dāng)小于該比率時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率便急劇降低。從而， 為了抑制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩降低，最好使軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率 在45%近似值以上。 <4.效果〉采用上述實(shí)施方式，通過(guò)將齒寬Wt設(shè)定成轉(zhuǎn)子外徑除以槽數(shù)所得到的數(shù) 值再乘以jt/2后的數(shù)值的近似值以上、最好是將齒寬Wt設(shè)定為該近似值，能提供能抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及具備該電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。 <5 .變形例> <5 . 1主要變形例〉如上所述，本實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6是10極12槽，如圖5所示，最好 軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是45%近似值以上，這一點(diǎn)基本上適用于所有的 槽數(shù)多于極數(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。以下，參照?qǐng)D6來(lái)加以說(shuō)明。圖6表示8極9槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在使軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率變化時(shí) 的輸出轉(zhuǎn)矩率。如該圖6所示，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是100%近似 值時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為100%，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是45%近似值時(shí)， 輸出轉(zhuǎn)矩率為98%左右，所以在軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率成為45%之前， 轉(zhuǎn)矩率的降低幾乎可以忽略?？墒?，當(dāng)小于該比率時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率就會(huì)比圖5 所示的急劇降低。從而，為了抑制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩降低，最好軛部寬 度Wy對(duì)齒寬Wt的比率在45%近似值以上。這個(gè)結(jié)論與本實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng) 機(jī)6相同。并且，這一點(diǎn)基本適用于具有實(shí)用的極數(shù)及槽數(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中所 有的槽數(shù)多于極數(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。相反，如果是槽數(shù)少于極數(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，可抑制轉(zhuǎn)矩降低的軛部寬度 Wy對(duì)齒寬Wt的比率則是與上述不同的比率以上。以下參考圖7及圖8來(lái)說(shuō)明。圖7表示14極12槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在使軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率變化 時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。如該圖7所示，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是100%近 似值時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為100%，當(dāng)軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是35%近似值 時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為98%左右，所以在軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率成為35% 之前，轉(zhuǎn)矩率的降低幾乎可以忽略?？墒?，當(dāng)小于該比率時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率便急 劇降低。因此為了抑制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩降低，軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt 的比率最好在35%近似值以上。從其它例子也能導(dǎo)出同樣的結(jié)論。圖8表示10極9槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在使 軛部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率變化時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩率。如該圖8所示，當(dāng)軛部寬
度Wy對(duì)齒寬Wt的比率是100%近似值時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為100%，當(dāng)軛部寬度 Wy對(duì)齒寬Wt的比率是35%近似值時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為98 . 4%左右，所以在軛 部寬度Wy對(duì)齒寬Wt的比率成為35%之前，轉(zhuǎn)矩率的降低幾乎可以忽略(更精 確地說(shuō)，在上述比率為32%左右時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩率為98%左右，所以在上述比 率成為32%之前，轉(zhuǎn)矩率的降低幾乎可以忽略)。可是當(dāng)小于該比率時(shí)，輸出 轉(zhuǎn)矩率便急劇降低。因此為了抑制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩降低，軛部寬度Wy 對(duì)齒寬Wt的比率最好在35%近似值以上。可見(jiàn)，如果是槽數(shù)小于極數(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，可以抑制轉(zhuǎn)矩降低的軛部寬度 Wy對(duì)齒寬Wt的比率為35%近似值以上。<5 . 2其它變形例〉在上述實(shí)施方式中是使用10極12槽的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，但該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的極 數(shù)及槽數(shù)并沒(méi)有特別限定，例如也可以使用14極12槽、14極15槽、或20 極21槽等無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。而為了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩，最好極數(shù)槽數(shù)不是2:3， 一般 最好是無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與槽數(shù)的最大公約數(shù)較大的組合。如果本實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)6的定子61的外徑是80nrni，轉(zhuǎn)子65的外 徑是50mm，各永久磁鐵651a 651j的直徑方向長(zhǎng)度(厚度)是3mm，定子61的 外徑是75mm 85mm左右，轉(zhuǎn)子65的外徑是45mm 50mm左右，各永久磁鐵651a 651j的直徑方向長(zhǎng)度(厚度)為2. 5mm 3. 5mm左右，可得到與圖4 圖6所 示同樣的齒槽轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值或輸出轉(zhuǎn)矩率。另外，即使是與上述近似的值也可得到 大致同樣的數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，具備圓環(huán)狀的定子、配置于該定子的內(nèi)側(cè)而可相對(duì)于該定子自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述定子包含以分別向著上述轉(zhuǎn)子延伸的狀態(tài)而沿著圓周方向隔著相等間隔配設(shè)的相同大小的多個(gè)齒部、結(jié)合著上述多個(gè)齒部的圓環(huán)狀的軛部，上述轉(zhuǎn)子包含在周方向形成多個(gè)極部的永久磁鐵，上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周方向的寬度設(shè)定成上述轉(zhuǎn)子的外徑除以上述多個(gè)齒部的數(shù)量所得到的數(shù)值再乘以π/2后的數(shù)值的近似值以上。
2. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述多個(gè)齒部中的一 個(gè)沿周方向的寬度設(shè)定成上述轉(zhuǎn)子的外徑除以上述多個(gè)齒部的數(shù)量所得到的 數(shù)值再乘以^/2后的數(shù)值的近似值。
3. 如權(quán)利要求l所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述多個(gè)齒部是12個(gè)， 上述永久磁鐵形成10個(gè)極部。
4. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述多個(gè)齒部的數(shù)量 大于上述永久磁鐵所形成的極數(shù)，上述軛部在向著上述轉(zhuǎn)子的方向上的厚度是上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周方向的寬度的45%以上。
5. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述多個(gè)齒部的數(shù)量 小于上述永久磁鐵所形成的極數(shù)，上述軛部在向著上述轉(zhuǎn)子的方向上的厚度是上述多個(gè)齒部中的一個(gè)沿周 方向的寬度的35%以上。
6. —種電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，上述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)響應(yīng)為了使車輛轉(zhuǎn)向而進(jìn)行的操作裝置的操作而受到驅(qū) 動(dòng)，由此對(duì)該車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力。
全文摘要
一種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(6)，是10極12槽的電動(dòng)機(jī)，具有包含10個(gè)永久磁鐵(651a)～(651j)的轉(zhuǎn)子(65)、包含筒狀軛部(615)及12個(gè)齒部(突極)(611a)～(611l)的定子(61)。通過(guò)將該齒部的周方向長(zhǎng)度(齒寬)設(shè)定成轉(zhuǎn)子外徑除以槽數(shù)所得到的數(shù)值再乘以π/2后的數(shù)值的近似值以上、最好是設(shè)定成該近似值，則該齒部的周方向的長(zhǎng)度(齒寬)大致等于或大于相鄰齒部之間(空隙的)距離的近似值，從而能充分地抑制齒槽轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)H02K1/14GK101154839SQ200710162610
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者堀川傑, 新口昇, 神田尚武, 稲山博英 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特