定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置的制造方法_2

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,根据使用本发明的旋转电机的电动助力转向装置,旋转电机的转矩脉动、齿槽转矩减小,因此,能够减小操纵驾驶盘时感受到的脉动来提高驾驶员的操纵感,或能够减小操纵中的声音。另外,由于旋转电机的振动降低,因此能够减小传递到车厢的声音,能够提高车厢的肃静性。另外,由于旋转电机的转矩提高,因此,能够使电动助力转向装置小型化、轻量化,或能够提高极限转向(日文:端当τ操舵)时等所需要的额定转矩、紧急避让时等所需要的高旋转转矩。
【附图说明】
[0051]图1是本发明的实施方式1的旋转电机的剖视图。
[0052]图2是本发明的实施方式1的定子铁芯的剖视图。
[0053]图3是表示本发明的实施方式1的齿组和环状轭部的一个例子的图。
[0054]图4是对使用燕尾槽、燕尾导轨的接触部与本发明的V字形状的接触部进行比较的图。
[0055]图5是表示在本发明的实施方式1的定子铁芯的齿组安装了线圈之后嵌合到环状轭部的工序的图。
[0056]图6是表不本发明的实施方式1的线圈的一个例子的图。
[0057]图7是表示驱动本发明的实施方式1的旋转电机的控制单元(ECU)的概略的图。
[0058]图8是表示本发明的实施方式1的电动助力转向装置的结构的图。
[0059]图9是本发明的实施方式2的定子铁芯的齿组与环状轭部的接触部及插槽的主要部分放大图。
[0060]图10是表不在插槽的最外周部切断辄部的情况下的铁芯片冲裁工序的图。
[0061]图11是表示在插槽的最外周部切断了轭部的情况下的齿组和环状轭部的形状的图。
[0062]图12是表不本发明的实施方式2的铁芯片冲裁工序的图。
[0063]图13是图12(a)的主要部分放大图。
[0064]图14是图12(b)的主要部分放大图。
[0065]图15是图12(c)的主要部分放大图。
[0066]图16是表示本发明的实施方式2的齿组(第二铁芯片)和环状轭部(第一铁芯片)的形状的图。
[0067]图17是图16(c)的主要部分放大图。
【具体实施方式】
[0068]实施方式1
[0069]下面,使用【附图说明】本发明的实施方式1的定子铁芯、定子、定子的制造方法、旋转电机、电动助力转向装置。本发明的实施方式1的旋转电机的转子可以是永磁体式转子、凸极式转子等任一方式,但要以是可根据工作点改变驱动电压振幅及频率的变换器驱动为前提。下面,说明永磁体式转子的情况。另外,在没有特别言及时,在以下的文中称为“径向” “轴向” “周向”的情况是指定子的径向、轴向、周向。
[0070]图1是本实施方式的旋转电机100的剖视图。
[0071]旋转电机100是极数为8、插槽数为48、具有分布卷绕的定子绕组12的三相永磁体式的旋转电机100。定子10由层叠多片薄壁的磁性体而成的定子铁芯11和卷绕于定子铁芯11的定子绕组12构成。定子绕组12由第一组三相绕组121和第二组三相绕组122构成。第一组三相绕组121和第二组三相绕组122配置在相互相邻的插槽中。在各组三相绕组121、122中,虽然省略图示的说明,但U相V相W相以电角度120度的间距配置。定子10也可以收容于铁、铝、或者树脂这样的固定用的框架(未图示)地构成,也可以无框地构成。
[0072]图2是定子铁芯11的剖视图。
[0073]定子铁芯11由齿组11a和环状轭部lib构成。齿组11a由在内周的薄壁连结部llal和从该薄壁连结部llal呈放射状地向外径方向伸长的多个齿lla2构成。齿组11a在各齿lla2设置有外周侧前端的嵌合部lla3。环状轭部lib在其内周面等间隔地沿环状轭部lib的轴向设置有V字形状的槽部llbl。而且,将各齿lla2的嵌合部lla3与环状轭部lib的槽部llbl嵌合。该齿lla2的嵌合部lla3与环状轭部lib的槽部llbl嵌合了的接触部在图1中作为接触部14示出。
[0074]齿组11a除了具有如上所述的嵌合部lla3的特征之外,还具有如下的特征。
[0075]图3是表示齿组11a和环状轭部lib的一个例子的图。
[0076]如图所不,齿lla2的内周侧如端具有:能够保持强度且能够从磁性体上冲裁的最低限度的厚度的薄壁连结部llal (例如,与薄壁的磁性体的厚度相等的尺寸);以及从齿lla2两侧向周向伸出的靴部(日文一部)lla4。在图3中,靴部lla4的径向的厚度L形成得比薄壁连结部llal的径向的厚度Μ厚,但根据设计,也可以使靴部lla4的径向的厚度与薄壁连结部llal的径向的厚度相同。另外,靴部lla4的形状也可以形成为圆弧状、或从齿lla2间的中间部朝向一方的齿lla2在径向上变厚的形状等各种形状。另外,也可以使靴部lla4的形状形成为在径向上厚且朝向一方的齿lla2进一步在径向上变厚,以防止在靴部lla4部分磁饱和。齿lla2的周向的侧面既可以彼此平行,也可以是朝向外周变宽的锥形形状。
[0077]下面,说明齿组11a与环状轭部lib的接触部14。如图3所示,接触部14由2个面构成,该2个面通过构成环状轭部lib的V字形状的槽部llbl的2个面与齿lla2的外周侧前端的嵌合部lla3的2个面嵌合地接触而成。接触部14的各面相对于定子铁芯11的径向、周向都倾斜。在此,设接触部14的1个面与径向所成的角为A、与周向所成的角为Bo在使齿lla2的周向的宽度相同的情况下,A > B的情况下更能够减小接触面积,由此容易将齿组11a压入到环状轭部lib。另外,在环状轭部lib流动的磁通的磁路中,A > B的情况下,能够降低磁阻,能够防止磁通量及输出转矩的降低。由于槽部llbl的2个面所成的角度为2A,因此满足2A > 90度。
[0078]图4是比较了对于齿组与环状轭部的接触部使用燕尾槽、燕尾导轨的情况与本发明的V字形状的接触部14的图。
[0079]图4(a)是由3个面构成的燕尾槽所形成的接触部140的剖视图。
[0080]图4(b)是本发明的接触部14的剖视图。
[0081]图4(c)是表示本发明的齿组11a的齿lla2在图上向周向左侧倾斜了的状态的图。
[0082]图4 (a)的接触部140的形状以与图4 (b)和图4 (c)的接触部14的接触面积相等这样的形状形成。图4(a)所示的齿组和环状轭部的3个面分别接触。因此,在环状轭部的嵌合时,没有齿的外周侧前端的嵌合部的避让空间。即,由于以3个面接触,因此接触面彼此的移动没有柔性。因此,环状轭部的嵌合时的压入力增大。例如,在齿组的1个齿以内周的薄壁连结部为支点弯曲的情况等,齿组与环状轭部的接触部的定位变得非常困难。结果,嵌合所需要的压入力增大而需要使设备大型化。或者,若为了防止压入力的增大而加厚内周的薄壁连结部的径向的厚度,则从此处的磁通泄露增加,旋转电机的转矩降低。
[0083]与此相对地,在本发明的接触部14,在齿组11a与环状轭部lib之间,在嵌合时如图4(b)的箭头X所示的力作用于接触面。此时,即使如图4(c)所示齿组11a的齿lla2在图上向周向左侧倾斜了的情况下,在压入的期间,也会作用有使齿组11a的嵌合部lla3沿箭头Y方向对准环状轭部lib的槽部llbl的力,因此,能够容易地将齿组11a压入到环状轭部11b,也能够减小所需要的压入力。
[0084]上述齿组11a和环状轭部lib通过由冲头从相同的作为磁性体的电磁钢板上冲裁而制造。具体来说,被冲裁成,在电磁钢板的平面上,齿组11a配置在环状轭部lib的内侧。
[0085]环状轭部lib的各槽部llbl和齿组11a的各嵌合部lla3通过一次冲裁而同时形成。根据这样的制造方法,齿lla2的径向长度,一般来说,因冲裁时产生的毛刺、层叠固定用的紧固(日文:力、>> )部的冲裁等而形成得比规定的尺寸长。
[0086]图5是表示在将线圈13装在定子铁芯11的齿组11a之后嵌合到环状轭部lib的工序的图。
[0087]图5(a)是表不正在将各线圈13的一方的插槽插入部13a插入到各插槽的内周侧的状态的图。
[0088]图5(b)是表示将线圈13插入到了齿组11a的状态的图。
[0089]图5(c)是表示将环状轭部lib嵌合到了齿组11a的状态的图。
[0090]齿组11a和环状轭部lib通过如图5所示的步骤(详细情况
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