[发明专利]无刷马达

说明书

技术领域

本发明涉及高扭矩、低齿槽效应的无刷马达，尤其是涉及适用于电动助力转向装置的驱动源而优选的无刷马达。

背景技术

为了辅助汽车等的操舵力，近年来，在大多的车辆上装备有所谓的助力转向装置。作为助力转向装置，近年来，出于减轻发动机负荷、减少重量降低等观点考虑，增大了以电动马达为驱动源的电气式的动力操舵装置(所谓的电动助力转向装置：EPS)。作为电动助力转向装置的动力源的马达虽然需要复杂的控制，但出于维护的容易性，期望的是无刷马达。近来，随着控制元件、控制器的高性能化，使用了无刷马达的EPS系统正在成为主流。

另一方面，在EPS系统中，若马达的顿转扭矩变大，则存在未通电时的操舵感觉变差这样的问题。在EPS用的无刷马达中，顿转扭矩是重要的性能要素之一。以往以来，作为顿转扭矩的减小方法，如专利文献1所示那样公知有在固定体励磁铁心的凸极顶端部设置有辅助沟、或对转动体、固定体实施了扭斜的方法。EPS用的无刷马达也大多采用了辅助沟、扭斜等结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-42531号公报

发明内容

发明所要解决的课题

可是，为了减小顿转扭矩，即使设置辅助沟、扭斜，也未必能够效率良好地使顿转扭矩减小。另外，存在如下问题：即使能够减小齿槽效应，也随着辅助沟、扭斜的设置，扭矩就减小。若扭矩降低，则为了获得所期望的输出，不得不增大马达体积，违背对马达的小型轻量化的要求。

用于解决课题的方案

本发明的无刷马达具有：定子，其具备：环状的背芯部；多个齿，其从所述背芯部朝向径向内侧突出设置；以及转子，其旋转自如地配置于所述定子的内侧，其具备：转子芯，安装于旋转轴上；磁体，其配置于所述转子芯的外周面，该无刷马达的特征在于，所述齿具有：齿主体，其从所述背芯部沿着径向延伸；顶端部，其与所述齿主体一体地形成于该齿主体的内径侧，在其周向两侧突出设置有沿着周向延伸的一对倾斜部；顶端面，其形成于所述顶端部的内径侧端面，隔着气隙与所述磁体相向；以及沟部，其凹设于所述顶端面的周向中央，沿着所述旋转轴方向延伸，在将从所述转子的中心到所述齿主体的周向侧面的延长线(P)与所述倾斜部的倾斜面的延长线(Q)的交点即齿倾斜交点(X)的距离设为Lx、将所述顶端面的内径的半径设为Rt时，所述沟部的深度d设定成所述Lx与所述Rt之差的1/3以下的值(0＜d≤(Lx-Rt)/3)，且所述沟部的宽度Wg比所述齿主体的宽度Wt小，设定成所述宽度Wt的1/2以上的值(Wt>Wg≥Wt/2)。

在本发明中，在齿顶端面的中央凹设有沟部，通过将该沟部的深度d设定成0＜d≤(Lx-Rt)/3、将宽度Wg设定成Wt>Wg≥Wt/2，能够使倾斜部磁饱和，在未通电旋转时控制向齿内流入的磁通量，可使顿转扭矩减小。另外，通过使深度比以往的辅助沟的深度小，能够缩小沟部中的气隙，使有效磁通增大，可将扭矩的减少量抑制得较少。

在所述无刷马达中，也可以是，所述沟部的底面形成为以所述旋转轴的中心为中心的、与所述顶端面同心的圆弧状。由此，使齿顶端部处的气隙均等地靠近，因此，可谋求顿转扭矩的减小。

也可以是，使所述磁体的外周面形成为圆弧状，并且，使所述磁体的外周面形成与所述沟部的底面的曲率和所述顶端面的曲率不同的曲率。由此，能够使相邻的磁体间的磁通的变化平滑，可谋求顿转扭矩的减小。

也可以将所述磁体的与轴向垂直的截面形成为D形，设置有圆弧状的外周面和平面状的内周面。由此，能够使磁体中央部变厚，使磁体的有效磁通增加，随着沟部设置而产生的的扭矩减少得以弥补。另外，也可以是，将所述转子芯的截面形成为正多边形状，在其外周面设置有供所述磁体的所述内周面安装的平面部，并且，利用所述沟部使形成于相邻的所述平面部之间的角部与所述齿之间的距离随着所述转子的旋转而产生的变动缓和。

也可以是，将所述定子芯的轴向长度Ls设定得比所述转子芯的轴向长度Lr长(Ls>Lr)。由此，能够抑制来自轴向端面的磁通的泄漏，可谋求顿转扭矩的减小。

也可以是，将所述转子设为扭斜构造，将其扭斜角θ设定成20°≤θ≤24°。由此，可抑制例如在2P3S×n构造的无刷马达产生的感应电压中的与顿转扭矩有关的次数成分，可谋求顿转扭矩的减小。

另外，也可以将所述无刷马达用作电动助力转向装置的驱动源。该无刷马达是可谋求顿转扭矩的减小的、高扭矩、低齿槽效应的马达，通过将其用作电动助力转向装置的驱动源，可进行顺利且舒服的转向操作。

发明效果