DE112007000289T5

DE112007000289T5 - Electric power steering device

Info

Publication number: DE112007000289T5
Application number: DE112007000289T
Authority: DE
Inventors: Hirotatsu Kiryu Ikeno; Eiichi Kiryu Machida; Masayuki Kiryu Okubo
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-12-11
Also published as: JPWO2007088919A1; CN101379674A; WO2007088919A1

Abstract

Elektrische Servolenkungsvorrichtung, die mit einem Motor versehen ist, der einen Rotor mit einem Permanentmagneten und einen auf der Außenumfangsseite des Rotors angeordneten Stator aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator einen Statorkern aufweist, der mit einem ringartigen Jochabschnitt und einem Zahnabschnitt versehen ist, der gegenüber dem Jochabschnitt in Richtung nach innen vorsteht, und
der Statorkern so ausgebildet ist, dass das Verhältnis eines magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt auf einen Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt ist.An electric power steering apparatus provided with a motor having a rotor with a permanent magnet and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor,
characterized in that
the stator has a stator core provided with a ring-like yoke portion and a tooth portion projecting inward toward the yoke portion, and
the stator core is formed so that the ratio of a magnetic resistance value between the yoke portion and the tooth portion is set to a range of 1: 1.4 to 1: 1.8.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die einen Elektromotor als Antriebsquelle einsetzt, und spezieller eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Zahnstangenassistenztyps, bei welcher eine Zahnstange für ein Lenksystem, das bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, durch einen Motorzentrumsabschnitt eingeführt ist.The The present invention relates to an electric power steering apparatus. which uses an electric motor as the drive source, and more specifically an electric power steering device of the rack assist type, in which a rack for a steering system that at a motor vehicle is used by an engine center section is introduced.

Technischer HintergrundTechnical background

Seit einigen Jahren wird zur Unterstützung einer Lenkkraft eines Fahrzeugs und dergleichen eine so genannte Servolenkungsvorrichtung in vielen Fahrzeugen vorgesehen. Insbesondere wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung am häufigsten seit einiger Zeit in Fahrzeugen eingesetzt, zur Verringerung einer Brennkraftmaschinenbelastung oder einer Verringerung des Gewichts. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung (nachstehend manchmal als "EPS" bezeichnet) wird allgemein bei einer Lenkvorrichtung des Zahnstangentyps eingesetzt, und lässt sich grob auf drei Arten in Abhängigkeit von der Position des Motors unterteilen. Von der Seite nahe einem Fahrer aus sind drei Arten bekannt, nämlich ein Säulenassistenztyp, bei welchem der Motor auf der Lenkwelle vorgesehen ist; ein
Ritzelassistenztyp, bei welchem ein Motor am Verbindungsabschnitt zwischen der Lenkwelle und der Zahnstangenwelle vorgesehen ist; und ein
Zahnstangenassistenztyp, bei welchem ein Motor koaxial zur Zahnstangenwelle vorgesehen ist.For some years, a so-called power steering device has been provided in many vehicles to assist a steering force of a vehicle and the like. In particular, an electric power steering apparatus has been used most frequently in vehicles for some time to reduce engine load or reduce the weight. The electric power steering apparatus (hereinafter sometimes referred to as "EPS") is generally used in a rack-and-pinion type steering apparatus, and is roughly divided into three ways depending on the position of the motor. From the side near a driver, there are known three types, namely, a column assist type in which the engine is provided on the steering shaft; one
A pinion assist type in which a motor is provided at the connecting portion between the steering shaft and the rack shaft; and a
Rack and pinion type in which a motor is provided coaxially with the rack shaft.

Eine EPS, die im Patentdokument 1 beschrieben wird, ist eine Vorrichtung des Zahnstangenassistenztyps. Bei der Zahnstangenassistenztyp-EPS wird eine Lenkassistenzkraft durch einen Motor aufgebracht, der koaxial zur Zahnstangenwelle vorgesehen ist. 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausbildung einer Zahnstangenassistenztyp-EPS wie jener zeigt, die im Patentdokument 1 beschrieben wird. Bei einer EPS 51 von 6 ist ein Motor 53 koaxial mit einer Zahnstangenwelle 52 versehen. Eine Lenkassistenzkraft, die von dem Motor 23 erzeugt wird, wird an die Zahnstangenwelle 52 über einen Kugelumlaufspindelmechanismus 54 übertragen. Lenksteuerräder sind an beide Enden der Zahnstangenwelle 52 über eine nicht dargestellte Verbindungsstange, einen Gelenkverbindungsarm und dergleichen angeschlossen. Die Zahnstangenwelle 52 ist über eine Zahnstangen-Ritzelverbindung mit einer Lenkwelle 55 gekuppelt, und wird in Axialrichtung (der Richtung nach links und rechts in der Figur) durch den Lenkvorgang eines Fahrers bewegt. Der Motor 53 weist eine solche Ausbildung auf, dass ein Magnet 57, eine zylindrische Rotorwelle 58, und ein Rotorkern 59 koaxial in ein zylindrisches Joch 56 eingeführt sind. Die Zahnstangenwelle 52 ist durch die Rotorwelle 58 eingeführt.An EPS described in Patent Document 1 is a rack assist type apparatus. In the rack assist type EPS, a steering assist force is applied by a motor provided coaxially with the rack shaft. 6 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a rack assist type EPS such as that described in Patent Document 1. FIG. For an EPS 51 from 6 is an engine 53 coaxial with a rack shaft 52 Mistake. A steering assist force coming from the engine 23 is generated, is to the rack shaft 52 via a ball screw mechanism 54 transfer. Steering steer wheels are at both ends of the rack shaft 52 Connected via a connecting rod, not shown, a Gelenkverbindungsarm and the like. The rack shaft 52 is via a rack pinion connection with a steering shaft 55 coupled, and is moved in the axial direction (the direction to the left and right in the figure) by the steering operation of a driver. The motor 53 has such a design that a magnet 57 , a cylindrical rotor shaft 58 , and a rotor core 59 coaxial with a cylindrical yoke 56 are introduced. The rack shaft 52 is through the rotor shaft 58 introduced.

In der EPS 51 wird, wenn ein Lenkrad so betätigt wird, dass die Lenkwelle 55 gedreht werden soll, die Zahnstangenwelle 52 in jener Richtung entsprechend der Drehung bewegt, wodurch der Lenkvorgang durchgeführt wird. Dies führt dazu, dass ein nicht dargestellter Drehmomentsensor aktiviert wird, und Energie entsprechend dem Motor 53 auf Grundlage des festgestellten Drehmoments zugeführt wird. Wenn der Motor 53 aktiviert ist, wird dessen Drehung an die Zahnstangenwelle 52 über den Kugelumlaufspindelmechanismus 54 übertragen. Dies bedeutet, dass die Drehung des Motors 53 in eine Bewegung in Axialrichtung der Zahnstangenwelle 52 durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 54 umgewandelt wird, wodurch eine Lenkassistenzkraft auf die Zahnstangenwelle 52 ausgeübt wird. Die Lenksteuerräder werden durch die Lenkassistenzkraft und eine Lenkkraft von Hand gesteuert, wodurch die Belastung der Lenkradbetätigung eines Fahrers verringert wird.

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 10-152058
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2000-78780
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2001-218439
Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-158856

In the EPS 51 is when a steering wheel is operated so that the steering shaft 55 to be rotated, the rack shaft 52 in the direction corresponding to the rotation, whereby the steering operation is performed. This results in an unillustrated torque sensor being activated and energy corresponding to the engine 53 is supplied based on the detected torque. If the engine 53 is activated, its rotation is to the rack shaft 52 via the ball screw mechanism 54 transfer. This means that the rotation of the engine 53 in a movement in the axial direction of the rack shaft 52 by the ball screw mechanism 54 is converted, creating a steering assist force on the rack shaft 52 is exercised. The steering control wheels are manually controlled by the steering assist force and a steering force, thereby reducing the load on the steering wheel operation of a driver.

Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 10-152058
Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-78780
Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2001-218439
Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2003-158856

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeTo be solved by the invention issues

Andererseits stört sich die EPS des Zahnstangenassistenztyps, wie sie in 6 gezeigt ist, leicht mit dem Layout der Brennkraftmaschine, so dass häufig strenge Einschränkungen für deren körperliche Abmessungen (insbesondere Außenabmessungen) vorhanden sind. Beispielsweise in Bezug auf eine EPS für Kompaktfahrzeuge fehlt es bei einem 100 mm überschreitenden Durchmesser an der Vermarktungsfähigkeit.On the other hand, the EPS of the rack-and-pinion assist type, as found in FIG 6 is shown, easily with the layout of the internal combustion engine, so that often strict restrictions on their physical dimensions (in particular external dimensions) are present. For example, with respect to an EPS for compact vehicles, the marketability lacks a diameter exceeding 100 mm.

Daher ist es bei der EPS des Zahnstangenassistenztyps erforderlich, einen Motor auszubilden, welcher die optimalen Bedingungen erzielen kann, welche das erforderliche Verhalten innerhalb eines Außendurchmessers von 100 mm erfüllen. Hierbei weist die Zahnstangenwelle, die ins Innere des Motors eindringt, einen Außendurchmesser von etwa 20 bis 30 mm auf. Daher muss die Motorwelle, durch welche die Zahnstangenwelle eingeführt ist, einen Innendurchmesser von 20 bis 40 mm aufweisen. Bei jener Anordnung, bei welcher die Zahnstangenwelle ins Zentrum des Motors eindringt, muss daher der Außendurchmesser des Motors für die EPS des Zahnstangenassistenztyps innerhalb von 100 mm liegen, und muss darüber hinaus eine gewünschte Ausgangsleistung bei den erwähnten körperlichen Abmessungen erzielt werden. Weiterhin muss der Motor für EPS eine geringe Reibung (Drehwiderstand zum Zeitpunkt ohne Energieversorgung) erzielen können, eine geringe Drehmomentwelligkeit, und kostengünstig sein.Therefore, in the EPS of the rack-assist type, it is necessary to form a motor which can achieve the optimum conditions which satisfy the required behavior within an outer diameter of 100 mm. Here, the rack shaft, which penetrates into the interior of the motor, an outer diameter of about 20 to 30 mm. Therefore, the motor shaft through which the rack shaft is inserted must have an inner diameter of 20 to 40 mm. Therefore, in the arrangement in which the rack shaft penetrates into the center of the motor, the outside diameter of the motor for the rack-assist type EPS must be within 100 mm In addition, a desired output power must be achieved with the mentioned physical dimensions. Furthermore, the motor for EPS must be able to achieve a low friction (rotational resistance at the time without power supply), a low torque ripple, and be cost-effective.

Ein derartiger kompakter, Hochleistungs- und kostengünstiger EPS-Motor erfordert jedoch eine sehr feine und komplizierte Einstellung bei der Festlegung seiner Spezifikation. Hierbei sind verschiedene Parameter, beispielsweise eine Ausbildung eines Stators oder Rotors, eines Magneten, und einer Wicklung bei dem Design der Motorkonstruktion beteiligt. Weiterhin muss häufig in Bezug auf diese Parameter ein Kompromiss getroffen werden. Daher ist es häufig selbst für erfahrene Konstrukteure schwierig, die Spezifikation so vorzugeben, dass die voranstehenden einzelnen Elemente vorbestimmten Leistungsanforderungen genügen. Wenn man sich beispielsweise auf einen magnetischen Schaltungsabschnitt, der durch den Stator und den Rotor gebildet wird, als eines der voranstehenden Elemente konzentriert, ist eine Kompromissbeziehung zwischen den körperlichen Abmessungen (der Statorabmessung) und der Sicherstellung eines ausreichenden Drehmoments vorhanden, in Bezug auf die Flusssättigung.One such compact, high performance and less expensive EPS motor, however, requires a very fine and complicated setting in determining its specification. Here are different Parameter, for example a design of a stator or rotor, a magnet, and a winding in the design of the engine design involved. Furthermore, it must be common with respect to these parameters a compromise will be made. Therefore, it is often yourself for experienced designers difficult the specification pretend that the preceding individual elements have predetermined power requirements suffice. For example, if you look at a magnetic Circuit section formed by the stator and the rotor being focused as one of the preceding elements is one Compromise relationship between the physical dimensions (the stator dimension) and ensuring a sufficient Torque present, in terms of flux saturation.

Hierbei nimmt, da der Stator als ein Flussweg in dem Motor verwendet wird, so dass die Abmessungen des Stators klein werden, ein magnetischer Widerstand zu, mit dem Ergebnis, dass leicht eine Flusssättigung auftreten kann. Bei einem Motor mit einem kleinen Statorkern tritt daher die Flusssättigung in dem Kern auf, wodurch das Ausgangsdrehmoment bei hoher Belastung (zum Zeitpunkt eines hohen Drehmoments) verringert wird. 7 ist eine erläuternde Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einer Statorkernform und dem Motordrehmoment zeigt. Wie aus 7 hervorgeht, tritt dann, wenn der Statorkern klein ist, eine Drehmomentverringerung (die Drehmomentverringerungsrate wird erhöht) zum Zeitpunkt hoher Belastung auf, beispielsweise bei einer ruhenden Lenkung, infolge des Einflusses der Flusssättigung in dem Statorkern. Wenn eine Abmessungstoleranz vorgesehen wird, um die magnetische Sättigung zu verhindern, um das Drehmoment sicherzustellen, nehmen die körperlichen Abmessungen zu und/oder wird der Spulenwicklungsraum verkleinert, was zu nicht wettbewerbsfähigen Erzeugnissen führt. Daher ist es schwierig, gleichzeitig sowohl die Sicherstellung eines ausreichenden Drehmoments als auch die Verkleinerung bei dem EPS-Motor zu erzielen, welches eine Erzielung einer weiteren Verkleinerung und einer höheren Leistung der EPS verhindert.Here, since the stator is used as a flux path in the motor so that the dimensions of the stator become small, a magnetic resistance increases, with the result that flux saturation can easily occur. In a motor with a small stator core, therefore, the flux saturation occurs in the core, thereby reducing the output torque under high load (at the time of high torque). 7 FIG. 12 is an explanatory diagram showing a relationship between a stator core shape and the motor torque. FIG. How out 7 As a result, when the stator core is small, a torque reduction (the torque reduction rate is increased) occurs at the time of high load, for example, at a resting steering due to the influence of the flow saturation in the stator core. If a dimensional tolerance is provided to prevent the magnetic saturation to ensure the torque, the physical dimensions increase and / or the coil winding space is decreased, resulting in uncompetitive products. Therefore, it is difficult to simultaneously achieve both the assurance of sufficient torque and the reduction in the EPS motor, which prevents achievement of further reduction and higher performance of the EPS.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht im Erreichen sowohl der Sicherstellung eines ausreichenden Drehmoments als auch einer Verkleinerung gleichzeitig bei dem EPS-Motor, um hierdurch in optimaler Weise die Abmessungen einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zu verringern, ohne deren Leistung und deren Zusammenbaueigenschaften zu verschlechtern.One The aim of the present invention is to achieve both the Ensuring a sufficient torque as well as a reduction at the same time in the EPS motor, thereby optimally the dimensions an electric power steering device to reduce, without their performance and deteriorate their assembly properties.

Maßnahmen zur Lösung der ProblemeMeasures to solve the problems

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Rotor mit einem Permanentmagneten und einen Stator aufweist, der an der Außenumfangsseite des Rotors angeordnet ist, und sich dadurch auszeichnet, dass der Stator einen Statorkern aufweist, der mit einem ringartigen Jochabschnitt und einem Zahnabschnitt versehen ist, der gegenüber dem Jochabschnitt in Richtung nach innen vorsteht, wobei der Statorkern so ausgebildet ist, dass das Verhältnis eines magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt auf einen Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt ist.According to one Aspect of the present invention is an electric power steering apparatus provided a rotor with a permanent magnet and a stator on the outer peripheral side is arranged of the rotor, and is characterized in that the Stator has a stator core, with a ring-like yoke section and a tooth portion facing the Yoke section protruding inward, with the stator core is designed so that the ratio of a magnetic Resistance value between the yoke portion and the tooth portion is set to a range of 1: 1.4 to 1: 1.8.

Bei der vorliegenden Erfindung kann durch Einstellung des Verhältnisses des magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt des Statorkerns auf den Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 der Statorkern des EPS-Motors so eingestellt werden, dass die Drehmomentverringerung (Abnahme der Drehmomentzunahmerate) kaum innerhalb eines begrenzten Raums auftreten kann. Dies führt dazu, dass ein kompakter und sehr leistungsfähiger EPS-Motor zur Verfügung gestellt werden kann, der ein hervorragendes Layout aufweist, und eine hohe Linearität des Drehmoments erzielt, wodurch eine weitere Verkleinerung und höhere Leistung der EPS erreicht werden. Weiterhin ist der Statorkern mit optimaler Form ausgebildet, so dass unnötige Abschnitte weggelassen werden, so dass die Kosten und das Gewicht des EPS-Motors verringert werden können, wodurch die Vermarktungsfähigkeit der EPS verbessert wird. Weiterhin ist in Bezug auf das Design des Motors es möglich, das Verhältnis des magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt vorher in gewissem Ausmaß zu bestimmen, wodurch die Mannstunden verringert werden, die für die Konstruktion der EPS benötigt werden.at The present invention can be achieved by adjusting the ratio of the magnetic resistance value between the yoke portion and the Tooth portion of the stator core in the range of 1: 1.4 to 1: 1.8 the stator core of the EPS motor can be adjusted so that the torque reduction (Decrease in torque increase rate) hardly within a limited Space can occur. This leads to a more compact and very powerful EPS motor available can be made, which has an excellent layout, and achieved a high linearity of torque, creating a further reduction and higher performance of the EPS achieved become. Furthermore, the stator core is formed with an optimal shape, so that unnecessary sections are left out so that the Cost and weight of the EPS motor can be reduced which improves the marketability of the EPS. Furthermore, with respect to the design of the engine, it is possible the ratio of the magnetic resistance between to the yoke portion and the tooth portion previously to some extent determine which man hours are reduced for the construction of the EPS will be needed.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Rotor mit einem Permanentmagneten und einen an der Außenumfangsseite des Rotors angeordneten Stator aufweist, und sich dadurch auszeichnet, dass der Stator einen Statorkern hat, der mit einem ringartigen Jochabschnitt und einem Zahnabschnitt versehen ist, der gegenüber dem Jochabschnitt in Richtung nach innen vorsteht, wobei der Statorkern so ausgebildet ist, dass das Verhältnis Wy zu Wt zwischen einer Breite Wy des Jochabschnitts in Radialrichtung und der Breite Wt des Zahnabschnitts in Umfangsrichtung auf einen Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt ist.According to another aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus having a rotor with a permanent magnet and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor, and characterized in that the stator has a stator core provided with a ring-like yoke portion and a tooth portion is provided opposite to the yoke portion in Rich tion, wherein the stator core is formed so that the ratio Wy to Wt between a width Wy of the yoke portion in the radial direction and the width Wt of the tooth portion in the circumferential direction is set to a range of 1: 1.4 to 1: 1.8 is.

Bei der vorliegenden Erfindung kann durch Einstellung des Verhältnisses von Wy und Wt auf den Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 der Statorkern des EPS-Motors so ausgebildet werden, dass eine Drehmomentverringerung kaum in einem eingeschränkten Raum auftritt. Dies führt dazu, dass ein kompakter und hochleistungsfähiger EPS-Motor zur Verfügung gestellt werden kann, der hervorragend in Bezug auf das Layout ist, und eine hohe Linearität des Drehmoments erzielen kann, wodurch eine weitere Verkleinerung und eine höhere Leistung der EPS erzielt werden. Weiterhin ist der Statorkern mit optimaler Form ausgebildet, um unnötige Abschnitte wegzulassen, so dass die Kosten und das Gewicht des EPS-Motors verringert werden können, wodurch die Vermarktungsfähigkeit der EPS verbessert wird. Weiterhin ist es beim Entwurf des Motors möglich, das Verhältnis zwischen Wy und Wt vorher in gewissem Ausmaß zu bestimmen, wodurch die Mannstunden verringert werden, die für die Konstruktion des EPS-Motors benötigt werden.at The present invention can be achieved by adjusting the ratio from Wy and Wt to the range of 1: 1.4 to 1: 1.8 of the stator core of the EPS motor are designed so that a torque reduction hardly occurs in a limited space. this leads to to make a compact and high-performance EPS motor can be provided, the excellent in Regarding the layout is, and a high linearity of the torque can achieve, resulting in a further reduction and a higher Performance of the EPS. Furthermore, the stator core with optimal shape designed to omit unnecessary sections, so that the cost and weight of the EPS motor are reduced which can increase the marketability of the product EPS is improved. Furthermore, it is possible in the design of the engine, the relationship between Wy and Wt previously increased to some extent determine which man hours are reduced for the construction of the EPS motor will be needed.

Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung kann der Motor koaxial um eine Zahnstangenwelle herum vorgesehen sein, die mit Lenksteuerrädern verbunden ist, um eine Lenkassistenzkraft an die Zahnstangenwelle zu liefern.at In the electric power steering apparatus, the motor may be coaxial be provided around a rack shaft, which with steering control wheels connected to a steering assist force to the rack shaft to deliver.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Rotor mit einem Permanentmagneten und einen an der Außenumfangsseite des Rotors angeordneten Stator aufweist, weist der Stator einen Statorkern auf, der mit einem ringartigen Jochabschnitt versehen ist, und einen Zahnabschnitt, der von dem Jochabschnitt in Richtung nach innen vorsteht, und ist der Statorkern so ausgebildet, dass das Verhältnis des magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt auf einen Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt ist. Daher wird ermöglicht, eine Anordnung zu erzielen, innerhalb strenger Einschränkungen für die körperlichen Abmessungen, die es schwierig macht, dass eine Drehmomentverringerung in dem Statorkern des EPS-Motors auftritt, für dessen körperliche Abmessungen strenge Einschränkungen gelten. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine EPS, die einen kompakten und hochleistungsfähigen Motor aufweist, der ein exzellentes Layout hat, und eine hohe Linearität des Drehmoments erzielen kann, zur Verfügung gestellt werden, wodurch eine weitere Verkleinerung und eine höhere Leistung der EPS erreicht werden.at an electric power steering apparatus according to present invention, which has a rotor with a permanent magnet and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor has the stator to a stator core, which with a ring-like Jochabschnitt is provided, and a tooth portion of the Yoke section protruding inward, and is the stator core designed so that the ratio of the magnetic resistance value between the yoke portion and the tooth portion to an area from 1: 1.4 to 1: 1.8 is set. Therefore, a Arrangement, within strict constraints for the physical dimensions that make it difficult makes that a torque reduction in the stator core of the EPS motor occurs, for whose physical dimensions strict Restrictions apply. Therefore, according to the present invention an EPS, a compact and high-performance Motor has an excellent layout, and high linearity of the torque can be provided, resulting in a further reduction and higher performance the EPS can be achieved.

Weiterhin ist der Statorkern mit optimaler Form ausgebildet, um unnötige Abschnitte entbehrlich zu machen, so dass die Kosten und das Gewicht des EPS-Motors verringert werden können. Daher können auch die Kosten und das Gewicht der EPS verringert werden, wodurch die Vermarktungsfähigkeit der EPS verbessert wird. Weiterhin kann bei der Konstruktion des Motors, infolge der Tatsache, dass es möglich ist, das Verhältnis des magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt vorher in gewissem Ausmaß zu bestimmen, eine optimale Motorkonstruktionsrichtlinie für die EPS erhalten werden, wodurch es einfacher wird, einen kompakteren, hohe Ausgangsleistung aufweisenden und kostengünstigeren EPS-Motor als vorher auszubilden, was zu einer Verringerung der Mannstunden führt, die für die Konstruktion der EPS benötigt werden. Daher können die Produktentwicklungskosten verringert werden, und daher die Herstellungskosten der EPS verringert werden.Farther The stator core is designed with optimum shape to unnecessary Sections to make expendable, so that the cost and weight of the EPS motor can be reduced. Therefore, you can also reduces the cost and weight of the EPS, thereby reducing the marketability of the EPS is improved. Farther can in the design of the engine, due to the fact that it possible, the ratio of the magnetic resistance value between the yoke portion and the tooth portion previously in some way To determine extent, an optimal engine design directive for the EPS, making it easier to a more compact, high output and cost-effective Form EPS motor as before, resulting in a reduction of Manhours leading the construction of the EPS needed. Therefore, product development costs be reduced, and therefore reduces the manufacturing cost of EPS become.

Bei einer anderen elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Rotor mit einem Permanentmagneten und einen an der Außenumfangsseite des Rotors angeordneten Stator aufweist, weist der Stator einen Statorkern auf, der mit einem ringartigen Jochabschnitt und einem Zahnabschnitt versehen ist, der gegenüber dem Jochabschnitt in Richtung nach innen vorsteht, und ist der Statorkern so ausgebildet, dass das Verhältnis Wy zu Wt zwischen einer Breite Wy des Jochabschnitts in Radialrichtung und der Breite Wt des Zahnabschnitts in Umfangsrichtung auf den Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt ist. Daher wird ermöglicht, eine Ausbildung zu erzielen, innerhalb strenger Vorgaben für die körperlichen Abmessungen, die es schwierig macht, dass eine Drehmomentverringerung in dem Statorkern des EPS-Motors auftritt, dessen körperliche Größe eng beschränkt ist. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine EPS, die einen kompakten und hochleistungsfähigen Motor einsetzt, der ein hervorragendes Layout aufweist, und eine hohe Linearität des Drehmoments erzielt, zur Verfügung gestellt werden, wodurch eine weitere Verkleinerung und eine höhere Leistung der EPS erzielt werden.at another electric power steering device according to present invention, which has a rotor with a permanent magnet and one disposed on the outer peripheral side of the rotor Stator, the stator has a stator core, which with an annular yoke portion and a tooth portion provided is in the direction of the yoke section towards the inside protrudes, and the stator core is designed so that the ratio Wy to Wt between a width Wy of the yoke portion in the radial direction and the width Wt of the tooth portion in the circumferential direction on the Range is set from 1: 1.4 to 1: 1.8. Therefore it is possible to achieve an education within strict guidelines for the physical dimensions that make it difficult for that a torque reduction occurs in the stator core of the EPS motor, whose physical size is narrowly limited is. Therefore, according to the present invention an EPS that is a compact and high performance engine which has an excellent layout and a high one Linearity of the torque achieved, available be made, causing a further reduction and a higher Performance of the EPS.

Weiterhin weist der Statorkern eine optimale Form auf, um unbenötigte Abschnitte auszuschalten, so dass die Kosten und das Gewicht des EPS-Motors verringert werden können. Daher können auch die Kosten und das Gewicht der EPS verringert werden, wodurch die Vermarktungsfähigkeit der EPS verbessert wird. Weiterhin kann bei der Konstruktion des Motors, da es möglich ist, das Verhältnis des magnetischen Widerstandswertes zwischen dem Jochabschnitt und dem Zahnabschnitt vorher in gewissem Ausmaß zu bestimmen, eine optimale Motorkonstruktionsrichtlinie für die EPS erhalten werden, so dass es einfacher wird, einen mehr als vorher kompakten, eine hohe Ausgangsleistung aufweisenden und kostengünstigen EPS-Motor auszubilden, was zu einer Verringerung der Mannstunden führt, die für die Konstruktion des EPS-Motors benötigt werden. Dies führt dazu, dass die Produktentwicklungskosten verringert werden können, und daher die Herstellungskosten der EPS verringert werden können.Furthermore, the stator core has an optimum shape to eliminate unneeded portions, so that the cost and weight of the EPS motor can be reduced. Therefore, the cost and weight of EPS can also be reduced, thereby improving the marketability of EPS. Furthermore, in the design of the motor, since it is possible to determine the ratio of the magnetic resistance between the yoke portion and the tooth portion beforehand to some extent, optimum motor conformation can be achieved For this reason, it will be easier to design a more compact, high output and cost-effective EPS motor, resulting in fewer man-hours needed to design the EPS motor. As a result, the product development costs can be reduced, and therefore the production cost of the EPS can be reduced.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausbildung einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 1 Fig. 10 is a cross-sectional view showing a construction of an electric power steering apparatus which is an embodiment of the present invention;

2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Ausbildung eines Motors zeigt, der in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1 eingesetzt wird; 2 FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing an arrangement of a motor used in the electric power steering apparatus of FIG 1 is used;

3 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Ausbildung eines Statorkerns in dem Motor von 2 zeigt; 3 FIG. 11 is an explanatory view showing a configuration of a stator core in the motor of FIG 2 shows;

4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Flussverlauf in dem Statorkern zeigt, 4 FIG. 4 is an explanatory view showing a flow pattern in the stator core; FIG.

5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem effektiven Fluss und dem Drehmoment zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn eine Zahnbreite geändert wird; 5 Fig. 12 is an explanatory view showing a relationship between an effective flux and the torque at the time when a tooth width is changed;

6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausbildung einer EPS des Zahnstangenassistenztyps zeigt; und 6 Fig. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a rack-assist type EPS; and

7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Statorkernform und dem Motordrehmoment zeigt. 7 FIG. 12 is an explanatory view showing a relationship between a stator core shape and the motor torque. FIG.

Beste Art und Weise zur Ausführung der ErfindungBest way to execute the invention

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausbildung einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Ausbildung eines EPS-Motors zeigt, der in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1 verwendet wird. Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (EPS) 10 von 1 weist eine Zahnstangenassistenztypkonstruktion auf, wie im Falle der EPS 51 von 6, und verwendet einen Motor 1 als Antriebsquelle. Allerdings unterscheidet sich die EPS 10 von der EPS 51 von 6 in der Hinsicht, dass sie als Motor 1 einen bürstenlosen Motor zur Erzielung einer weiteren Verkleinerung und einer höheren Leistung einsetzt.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an electric power steering apparatus which is an embodiment of the present invention. FIG. 2 FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of an EPS motor used in the electric power steering apparatus of FIG 1 is used. An electric power steering device (EPS) 10 from 1 has a rack assist type design, as in the case of the EPS 51 from 6 , and uses a motor 1 as a drive source. However, the EPS differs 10 from the EPS 51 from 6 in the sense that they are engine 1 a brushless motor to achieve a further reduction and a higher performance.

Eine Zahnstangenwelle 2 dringt in das Innere des Motors 1 koaxial zum Motor 1 ein. Die Drehung des Motors 1 wird auf die Zahnstangenwelle 2 über einen Kugelumlaufspindelmechanismus 3 übertragen, so dass sie zu einer Lenkassistenzkraft wird. Lenksteuerräder sind an beide Enden der Zahnstangenwelle 2 über eine nicht dargestellte Verbindungsstange, einen Gelenkverbindungsarm und dergleichen angeschlossen. Die Zahnstangenwelle 2 steht in Zahnstangen-Ritzelverbindung mit einer Lenkwelle 4, und wird in Axialrichtung (Richtung nach links und rechts in der Figur) durch den Lenkvorgang eines Fahrers bewegt.A rack shaft 2 penetrates into the interior of the engine 1 coaxial to the engine 1 one. The rotation of the engine 1 gets on the rack shaft 2 via a ball screw mechanism 3 so that it becomes a steering assist force. Steering steer wheels are at both ends of the rack shaft 2 Connected via a connecting rod, not shown, a Gelenkverbindungsarm and the like. The rack shaft 2 is in rack and pinion connection with a steering shaft 4 , and is moved in the axial direction (left and right direction in the figure) by the steering operation of a driver.

Bei der EPS 10 wird, wie im Falle der EPS 51 von 6, wenn ein Lenkrad betätigt wird, um die Lenkwelle 4 zu drehen, die Zahnstangenwelle 2 in jener Richtung entsprechend der Drehung bewegt. Infolge der Aktivierung der Lenkwelle 4 wird ein nicht dargestellter Lenkdrehmomentsensor aktiviert, und wird entsprechend die Energie dem Motor 1 auf Grundlage des festgestellten Drehmoments zugeführt. Wenn der Motor 1 aktiviert ist, wird dessen Drehung auf die Zahnstangenwelle 2 über den Kugelumlaufspindelmechanismus 3 übertragen. Dann wird die Drehung des Motors 1 in eine Bewegung in Axialrichtung der Zahnstangenwelle 2 durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 3 umgewandelt, wodurch eine Lenkassistenzkraft auf die Zahnstangenwelle 2 ausgeübt wird. Die Lenksteuerräder werden durch die Lenkassistenzkraft und eine Lenkkraft von Hand gelenkt.In the EPS 10 as in the case of EPS 51 from 6 when a steering wheel is operated to the steering shaft 4 to turn, the rack shaft 2 moved in that direction according to the rotation. As a result of the activation of the steering shaft 4 an unillustrated steering torque sensor is activated, and accordingly the energy to the engine 1 supplied based on the detected torque. If the engine 1 is activated, its rotation is on the rack shaft 2 via the ball screw mechanism 3 transfer. Then the rotation of the engine 1 in a movement in the axial direction of the rack shaft 2 by the ball screw mechanism 3 converted, creating a steering assist force on the rack shaft 2 is exercised. The steering control wheels are steered by the steering assist force and a steering force by hand.

Der Motor 1 ist ein bürstenloser Motor des Typs mit innerem Rotor, der an seiner Außenseite einen Stator 11 und an seiner Innenseite einen Rotor 21 aufweist. Der Stator 11 weist ein Gehäuse 12 auf, einen Statorkern 30, der auf der Innenumfangsseite des Gehäuses 12 befestigt ist, und eine Wicklung 14, die um den Statorkern 13 gewickelt ist. Das Gehäuse 12 besteht aus Eisen oder dergleichen, und weist einen Außenumfang von kleiner oder gleich 100 mm auf. Der Statorkern 13 ist so ausgebildet, dass eine große Anzahl an Stahlplatten aufeinander gestapelt sind. Mehrere Zähne stehen von der Innenumfangsseite des Statorkerns 13 aus vor.The motor 1 is a brushless motor of the inner rotor type having a stator on its outside 11 and on its inside a rotor 21 having. The stator 11 has a housing 12 on, a stator core 30 on the inside circumference of the case 12 is attached, and a winding 14 around the stator core 13 is wound. The housing 12 It is made of iron or the like, and has an outer circumference of less than or equal to 100 mm. The stator core 13 is formed so that a large number of steel plates are stacked on each other. Several teeth are from the inner peripheral side of the stator core 13 from before.

3 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Ausbildung des Statorkerns 13 zeigt. Der Statorkern 13 weist einen ringartigen Jochabschnitt 16 auf, und einen Zahn 17, der von dem Jochabschnitt 16 zu dessen Innenseite vorsteht. Es sind neun Zähne 17 in dem Motor 1 vorhanden. Ein Schlitz 18 (neun Schlitze insgesamt) ist zwischen jeweiligen Zähnen 17 vorhanden, so dass der Motor 1 eine Konstruktion mit neun Schlitzen aufweist. Die Wicklung 14 ist konzentriert um jeden Zahn 17 herumgewickelt. Die Wicklung 14 wird in jedem Schlitz 18 aufgenommen. Die Wicklung 14 ist an eine (nicht dargestellte) Batterie über eine Stromversorgungsverdrahtung 15 angeschlossen. 3 FIG. 10 is an explanatory view showing a configuration of the stator core. FIG 13 shows. The stator core 13 has a ring-like yoke section 16 on, and a tooth 17 coming from the yoke section 16 protrudes to the inside. There are nine teeth 17 in the engine 1 available. A slot 18 (nine slots in total) is between each tooth 17 present, so the engine 1 has a construction with nine slots. The winding 14 is concentrated around every tooth 17 wound. The winding 14 will be in every slot 18 added. The winding 14 is connected to a battery (not shown) via a power supply wiring 15 connected.

Der Rotor 21 ist innerhalb des Stators 11 angeordnet. Der Rotor 21 weist eine zylindrische Rotorwelle 22 auf, einen Rotorkern 23, einen Magneten 24, und eine Magnetabdeckung 25, die koaxial angeordnet sind. Die Zahnstangenwelle 2 ist durch das Innere der Rotorwelle 22 eingeführt. Ein zylindrischer Rotorkern 23 ist auf den Außenumfang der Rotorwelle 22 aufgepasst. Ein Sechspolmagnet 24 ist um den Außenumfang des Rotorkerns 23 herum befestigt, so dass der Motor 1 eine Konstruktion mit sechs Polen und neun Schlitzen aufweist.The rotor 21 is inside the stator 11 arranged. The rotor 21 has a cylindrical rotor shaft 22 on, a rotor core 23 , a magnet 24 , and a magnetic cover 25 which are arranged coaxially. The rack shaft 2 is through the interior of the rotor shaft 22 introduced. A cylindrical rotor core 23 is on the outer circumference of the rotor shaft 22 paying attention. A six-pole magnet 24 is around the outer circumference of the rotor core 23 attached around, leaving the engine 1 has a construction with six poles and nine slots.

Ein Seltenerdmagnet, beispielsweise ein Neodym-Eisenmagnet, der kompakte Abmessungen aufweist, und es ermöglicht, eine hohe Magnetflussdichte zu erzielen, wird als der Magnet 24 eingesetzt. Der Einsatz des Seltenerdmagneten als Magnet 24 ermöglicht eine weitere Verkleinerung des Motors, sowie eine Verringerung des Trägheitsmoments 21, und das Erzielen eines hervorragenden Gefühls beim Lenken. Der Magnet 24 ist ringförmig ausgebildet, wobei mehrere Magnetpole in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass N- und S-Pole abwechselnd vorhanden sind. Mehrere Segmentmagneten können als der Magnet 24 verwendet werden. Eine Magnetabdeckung 25 ist auf die Außenseite des Magneten 24 aufgepasst. Selbst wenn der Magnet 24 bricht, verhindert die Magnetabdeckung 25, dass der Motor 1 durch die gebrochenen Teile blockiert wird.A rare earth magnet, such as a neodymium iron magnet, which has compact dimensions and makes it possible to achieve a high magnetic flux density, is called the magnet 24 used. The use of the rare earth magnet as a magnet 24 allows a further reduction of the engine, as well as a reduction of the moment of inertia 21 and achieving a superior feel while steering. The magnet 24 is formed annularly, wherein a plurality of magnetic poles are arranged in the circumferential direction so that N and S poles are present alternately. Several segment magnets can be considered the magnet 24 be used. A magnetic cover 25 is on the outside of the magnet 24 paying attention. Even if the magnet 24 breaks, prevents the magnetic cover 25 that the engine 1 is blocked by the broken parts.

Ein Gehäuse 31, das aus Aluminiumdruckguss besteht, ist an der rechten Endseite in der Figur des Gehäuses 12 befestigt. Ein Lager 32 zum Haltern der rechten Endseite des Rotors 21 und ein Drehmelder 33 zur Erfassung der Drehung des Rotors 21 sind in dem Gehäuse 31 aufgenommen. Der Drehmelder 33 weist einen Drehmelderstator 34 auf, der an der Seite des Gehäuses 31 befestigt ist, und einen Drehmelderrotor 35, der an der Seite des Rotors 21 befestigt ist. Eine Wicklung 36 ist um den Drehmelderstator 34 herumgewickelt, welche eine Erregerwicklung und eine Detektorwicklung aufweist. Der Drehmelderrotor 35 ist an der Rotorwelle 22 an der Innenseite des Drehmelderstators 34 befestigt. Der Drehmelderrotor 35 weist eine solche Ausbildung auf, dass Metallbleche übereinander gestapelt vorgesehen sind, und konvexe Abschnitte in drei Richtungen vorstehen.A housing 31 , which is made of die-cast aluminum, is on the right end side in the figure of the housing 12 attached. A warehouse 32 for holding the right end side of the rotor 21 and a resolver 33 for detecting the rotation of the rotor 21 are in the case 31 added. The resolver 33 has a resolver stator 34 on, on the side of the case 31 is attached, and a resolver rotor 35 which is at the side of the rotor 21 is attached. A winding 36 is about the resolver stator 34 wound around, which has a field winding and a detector winding. The resolver rotor 35 is on the rotor shaft 22 on the inside of the resolver stator 34 attached. The resolver rotor 35 has such a configuration that metal sheets are stacked and convex portions protrude in three directions.

Wenn die Rotorwelle 22 gedreht wird, wird auch der Drehmelderrotor 35 in dem Drehmelderstator 34 gedreht. Ein Hochfrequenzsignal wird der Erregerwicklung des Drehmelderstators 34 zugeführt, und die Phase eines Signals, das von der Detektorwicklung ausgegeben wird, ändert sich in Abhängigkeit von der Annäherung und dem Zurückziehen der konvexen Abschnitte zur Erregerwicklung bzw. weg von dieser. Durch Vergleichen des Detektorsignals und eines Bezugssignals wird die Drehlage des Rotors 21 erfasst. Auf Grundlage der Drehlage des Rotors 21 wird ein der Wicklung 14 zugeführter Strom entsprechend geändert, für den Drehantrieb des Rotors 21.If the rotor shaft 22 is rotated, is also the resolver rotor 35 in the resolver stator 34 turned. A high-frequency signal is the excitation winding of the resolver stator 34 and the phase of a signal output from the detector coil changes depending on the approach and retraction of the convex portions toward and away from the exciting coil, respectively. By comparing the detector signal and a reference signal, the rotational position of the rotor becomes 21 detected. Based on the rotational position of the rotor 21 becomes one of the winding 14 supplied current changed accordingly, for the rotary drive of the rotor 21 ,

Ein Gehäuse 41, das aus Aluminiumdruckguss besteht, ist an der linken Endseite des Gehäuses 12 befestigt. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 3 ist in das Gehäuse 41 eingebaut. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 3 besteht aus einem Mutternabschnitt 42, einem Schraubenabschnitt 43, der um den Außenumfang der Zahnstangenwelle 2 herum vorgesehen ist, und einer großen Anzahl an Kugeln 44, die zwischen dem Mutternabschnitt 42 und dem Schraubenabschnitt 43 vorgesehen sind. Die Zahnstangenwelle 2 wird drehbar durch den Mutternabschnitt 42 so gehaltert, dass sie in Richtung nach links und rechts hin- und herbewegt wird, und in Richtung nach links und rechts infolge der Drehung des Mutternabschnitts 42 bewegt wird.A housing 41 , which is made of die-cast aluminum, is on the left end side of the housing 12 attached. The ball screw mechanism 3 is in the case 41 built-in. The ball screw mechanism 3 consists of a nut section 42 , a screw section 43 around the outer circumference of the rack shaft 2 is provided around, and a large number of balls 44 between the nut section 42 and the screw portion 43 are provided. The rack shaft 2 is rotatable by the nut section 42 held so that it is reciprocated in the left and right direction, and in the left and right direction due to the rotation of the nut portion 42 is moved.

Der Mutternabschnitt 42 ist an dem linken Endabschnitt der Rotorwelle 22 befestigt, und wird drehbar durch ein Schräglager 45 gehaltert, das an dem Gehäuse 41 befestigt ist. Das Schräglager 45 ist zwischen Lagerbefestigungsringen 46a, 46b, die in den Öffnungsabschnitt des Gehäuses 41 eingeschraubt sind, und einem abgestuften Abschnitt 47, der innerhalb des Gehäuses 41 vorgesehen ist, so befestigt, dass die Bewegung des Schräglagers 45 in Axialrichtung begrenzt wird. Weiterhin wird die Axialrichtungsbewegung des Schräglagers 45 durch einen Lagerbefestigungsring 48, der in das linke Ende des Mutternabschnitts 42 eingeschraubt ist, und einen abgestuften Abschnitt 49 begrenzt, der um den Außenumfang des Mutternabschnitts 42 herum vorgesehen ist.The nut section 42 is at the left end portion of the rotor shaft 22 attached, and is rotatable by an angular bearing 45 held on the housing 41 is attached. The angular bearing 45 is between bearing mounting rings 46a . 46b placed in the opening section of the housing 41 are screwed in, and a stepped section 47 inside the case 41 is provided, so attached, that the movement of the angular bearing 45 is limited in the axial direction. Furthermore, the axial direction movement of the angular bearing 45 through a bearing mounting ring 48 which is in the left end of the nut section 42 is screwed in, and a stepped section 49 bounded around the outer circumference of the nut section 42 is provided around.

Bei der EPS 10 wird, wenn ein Lenkrad so betätigt wird, dass die Lenkwelle 4 gedreht wird, die Zahnstangenwelle 2 in Richtung entsprechend der Drehung bewegt, wodurch ein Lenkvorgang erfolgt. Dies führt dazu, dass ein nicht dargestellter Lenkdrehmomentsensor aktiviert wird, und auf Grundlage des erfassten Drehmoments Energie der Wicklung 14 von einer Batterie über die Stromversorgungsverdrahtung 15 zugeführt wird. Wenn Energie der Wicklung 14 zugeführt wird, wird der Motor 1 aktiviert, um die Rotorwelle 22 zu drehen. Die Drehung der Rotorwelle 22 führt dazu, dass der mit der Rotorwelle 22 gekuppelte Mutternabschnitt 42 gedreht wird, und eine Axialrichtungs-Lenkassistenzkraft an die Zahnstangenwelle 2 durch Einwirkung des Kugelumlaufspindelmechanismus 3 übertragen wird. Dies führt dazu, dass die Bewegung der Zahnstangenwelle 2 unterstützt wird, wodurch das Lenkdrehmoment unterstützt wird.In the EPS 10 is when a steering wheel is operated so that the steering shaft 4 is rotated, the rack shaft 2 is moved in the direction corresponding to the rotation, whereby a steering operation takes place. As a result, an unillustrated steering torque sensor is activated and, based on the detected torque, energy of the winding 14 from a battery via the power supply wiring 15 is supplied. When energy of the winding 14 is fed, the engine 1 activated to the rotor shaft 22 to turn. The rotation of the rotor shaft 22 causes that with the rotor shaft 22 coupled nut section 42 is rotated, and an axial direction steering assistance force to the rack shaft 2 by the action of the ball screw mechanism 3 is transmitted. This causes the movement of the rack shaft 2 is supported, whereby the steering torque is supported.

Andererseits ist es, wie voranstehend geschildert, schwierig, sowohl die Sicherung eines ausreichenden Drehmoments als auch die Verkleinerung eines Motors gleichzeitig bei dem EPS-Motor zu erzielen. Infolge der wiederholten Untersuchungen der vorliegenden Erfinder zur Lösung der voranstehend geschilderten Probleme haben diese herausgefunden, dass eine bestimmte Beziehung zwischen dem Magnetwiderstandsverhältnis zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähnen 17 des Statorkerns 13 und dem Ausgangsdrehmoment vorhanden ist, und dass es möglich ist, das Ausgangsdrehmoment dadurch zu maximieren, dass das Magnetwiderstandsverhältnis zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähnen 17 auf innerhalb eines vorbestimmten Bereiches eingestellt wird. Daher wird ermöglicht, einen Statorkern 13 zu erhalten, welcher das Ausgangsdrehmoment maximieren kann, unter den Einschränkungen in Bezug auf die körperlichen Abmessungen, wodurch ermöglicht wird, sowohl die Sicherstellung eines ausreichenden Drehmoments als auch eine Verkleinerung des Motors zu erreichen. Die magnetischen Widerstände des Jochabschnitts 16 und der Zähne 17 sind proportional zu ihren Breiten, wenn die magnetischen Widerstandswerte von diesen gleich sind. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass der Jochabschnitt 16 und die Zähne 17 denselben Magnetwiderstandswert aufweisen, und erfolgt die nachstehende Beschreibung des Breitenverhältnisses zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähnen 17 anstelle des Magnetwiderstandsverhältnisses.On the other hand, as described above, it is difficult to achieve both securing of sufficient torque and downsizing of a motor simultaneously with the EPS motor. As a result of the repeated investigations of the present inventors to solve the above-described problems, they have found that a certain relationship between the magnetoresistance ratio between the yoke portion 16 and the teeth 17 of the stator core 13 and the output torque, and that it is possible to maximize the output torque by increasing the magnetoresistance ratio between the yoke portion 16 and the teeth 17 is set within a predetermined range. Therefore, a stator core is enabled 13 , which can maximize the output torque, under the constraints of the physical dimensions, thereby making it possible to achieve both ensuring sufficient torque and downsizing the motor. The magnetic resistances of the yoke section 16 and the teeth 17 are proportional to their widths if the magnetic resistance values of these are the same. Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the yoke portion 16 and the teeth 17 have the same magnetoresistance value, and the following description will be made of the width ratio between the yoke portion 16 and the teeth 17 instead of the magnetoresistance ratio.

Nunmehr erfolgt eine Beschreibung eines Flussverlaufs in dem Statorkern 13. 4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Statorkerns 13, welche einen Flussverlauf im Statorkern erläutert. Wie in 4 gezeigt, gelangt ein Flussverlauf, der in die Zähne 17 hineingelangt, bis zum Jochabschnitt 16, um auf zwei Richtungen, nach links und rechts, aufgeteilt zu werden, und geht der jeweilige Fluss in den Jochabschnitt 16 hinein. Wenn der Flussverlauf gesperrt ist, nimmt selbstverständlich die Ausgangsleistung des Motors 1 ab. Wenn eine Flusssättigung sowohl in den Zähnen 17 als auch im Jochabschnitt 16 auftritt, tritt eine Drehmomentverringerung zum Zeitpunkt hoher Belastung auf, wie dies in 7 gezeigt ist. Um das maximale Ausmaß an Ausgangsdrehmoment sicherzustellen ist es daher erforderlich, das Auftreten der magnetischen Sättigung sowohl im Jochabschnitt 16 als auch in den Zähnen 17 zu verhindern. Daher ist es erforderlich, eine Breite Wy des Jochabschnitts 16 und eine Breite Wt der Zähne 17 auf optimale Werte einzustellen, um die geringstmögliche Breite sicherzustellen, die dazu erforderlich ist, dass der Fluss innerhalb eines begrenzten Raums (Außendurchmessers) hindurchgehen kann.A description will now be given of a flow pattern in the stator core 13 , 4 is a partially enlarged view of the stator core 13 which explains a flow pattern in the stator core. As in 4 As shown, a flow goes into the teeth 17 got in, to the yoke section 16 to be split in two directions, to the left and to the right, and the respective flow goes into the yoke section 16 into it. Of course, if the flow is blocked, the output power of the motor will increase 1 from. When a flow saturation both in the teeth 17 as well as in the yoke section 16 occurs, a torque reduction occurs at the time of high load, as in 7 is shown. Therefore, to ensure the maximum amount of output torque, it is necessary to detect the occurrence of magnetic saturation in both the yoke portion 16 as well as in the teeth 17 to prevent. Therefore, it is necessary to have a width Wy of the yoke portion 16 and a width Wt of the teeth 17 to set to optimum values to ensure the lowest possible width required for the flow to pass within a limited space (outer diameter).

5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem effektiven Fluss und einem Drehmoment zeigt, und zeigt einen Unterschied in Bezug auf das Motordrehmoment in jenem Fall, bei welchem Wt geeignet geändert wird, während Wy auf 10 mm festgelegt ist. Der hier erwähnte, effektive Fluss ist ein Fluss, der dazu wirksam ist, das Motordrehmoment zu erzeugen. In 5 ist das effektive Drehmoment auf der Horizontalachse mit der erforderlichen Genauigkeit aufgetragen. Daher hängt das Drehmoment nicht nur von einem Wicklungsstrom ab, sondern auch vom Fluss eines Rotormagneten, so dass dann, wenn ein Stromwert auf der Horizontalachse aufgetragen wird, sich die Drehmomentcharakteristik ändert, abhängig von den Einzelheiten einzelner Motoren. 5 FIG. 12 is an explanatory view showing a relationship between an effective flux and a torque, and shows a difference in the motor torque in the case where Wt is suitably changed while Wy is set to 10 mm. The effective flow mentioned here is a flow that is effective to generate engine torque. In 5 the effective torque is plotted on the horizontal axis with the required accuracy. Therefore, the torque depends not only on a winding current but also on the flux of a rotor magnet, so that when a current value is plotted on the horizontal axis, the torque characteristic changes depending on the details of individual motors.

Wie in 5 gezeigt, haben von den vorliegenden Erfindern durchgeführte Versuche ergeben, dass dann, wenn das Verhältnis zwischen der Breite Wy des Jochabschnitts 16 und der Breite Wt der Zähne 17 auf einen Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt wurde, das Auftreten einer Drehmomentverringerung unterdrückt wurde. Wenn andererseits das Verhältnis auf 1:1,1 (Wt = 11 mm) oder 1:2,0 (Wt = 20 mm) eingestellt wird, sank das Drehmoment von dem Punkt aus ab, an welchem der effektive Fluss etwa 0,0045 Wb betrug. Es wird angenommen, dass dies aufgrund der Tatsache auftritt, dass im Falle von Wt = 11 mm immer noch eine Toleranz für die Zunahme des Flusses in dem Jochabschnitt 16 vorhanden ist, während die magnetische Sättigung in den Zähnen 17 auftritt, so dass eine Drehmomentverringerung hervorgerufen wird, und im Falle von Wt = 20 mm immer noch eine Toleranz für die Erhöhung des Flusses in den Zähnen 17 vorhanden ist, während die magnetische Sättigung in dem Jochabschnitt 16 auftritt, so dass eine Drehmomentverringerung hervorgerufen wird. Obwohl das am meisten zufrieden stellende Ergebnis in dem Falle von Wt = 18 mm in Bezug auf die Drehmomentverringerung erhalten wurde, wird die Wicklungsfläche in dem Schlitz 18 entgegengesetzt zu einer Zunahme der Breite der Zähne 17 verringert. In Bezug auf die Drehmomenteigenschaften wird daher von dem Fall Wt = 15 mm (Wy:Wt = 1:1,5), der sich nicht wesentlich vom Fall mit Wt = 18 mm unterscheidet, angenommen, dass er unter Berücksichtigung aller Umstände optimal ist.As in 5 have shown experiments carried out by the present inventors that if the ratio between the width Wy of the yoke portion 16 and the width Wt of the teeth 17 was set to a range of 1: 1.4 to 1: 1.8, occurrence of torque reduction was suppressed. On the other hand, when the ratio is set to 1: 1.1 (Wt = 11 mm) or 1: 2.0 (Wt = 20 mm), the torque decreased from the point where the effective flow is about 0.0045 Wb amounted to. It is believed that this occurs due to the fact that in the case of Wt = 11 mm there is still a tolerance for the increase in flux in the yoke section 16 exists while the magnetic saturation in the teeth 17 occurs, so that a torque reduction is caused, and in the case of Wt = 20 mm still a tolerance for increasing the flow in the teeth 17 is present while the magnetic saturation in the yoke section 16 occurs, so that a torque reduction is caused. Although the most satisfactory result was obtained in the case of Wt = 18 mm in terms of torque reduction, the winding surface becomes in the slot 18 opposite to an increase in the width of the teeth 17 reduced. With respect to the torque characteristics, therefore, of the case Wt = 15 mm (Wy: Wt = 1: 1.5), which is not significantly different from the case of Wt = 18 mm, it is considered that it is optimal considering all the circumstances.

Wie voranstehend geschildert wird dann, wenn das Verhältnis zwischen Wy und Wt auf den Bereich von 1:1,4 bis 1:1,8 eingestellt wird, ermöglicht, eine Anordnung innerhalb eines eingeschränkten Raums zu erzielen, die es schwierig macht, dass eine Drehmomentverringerung in dem Statorkern 13 auftritt. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine EPS, die einen kompakten und hochleistungsfähigen Motor einsetzt, der ein hervorragendes Layout hat, und eine hohe Linearität des Drehmoments erzielt, bereitgestellt werden. Weiterhin ist bei der EPS gemäß der vorliegenden Erfindung der Statorkern 13 des Motors 1 mit optimaler Form ausgebildet, so dass unnötige Abschnitte weggelassen sind, so dass die Kosten und das Gewicht des Motors 1 verringert werden können. Daher können auch die Kosten und das Gewicht der EPS 10 verringert werden, wodurch die Vermarktungsfähigkeit der EPS verbessert wird, was schließlich auch zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs beiträgt.As described above, when the ratio between Wy and Wt is set in the range of 1: 1.4 to 1: 1.8, it is possible to achieve an arrangement within a limited space, which makes it difficult to reduce the torque in the stator core 13 occurs. Therefore, according to the present invention, an EPS using a compact and high-performance motor having an excellent layout and high linearity of torque can be provided. Furthermore, in the EPS according to the present invention, the stator core 13 of the motor 1 with optimal shape det, so that unnecessary sections are omitted, so the cost and weight of the engine 1 can be reduced. Therefore, the costs and weight of the EPS 10 which will improve the marketability of EPS, eventually helping to reduce fuel consumption.

Die Form des Statorkerns ist einer der wesentlichsten Punkte beim Konstruieren eines bürstenlosen Motors, da sie einen starken Einfluss auf die Motorleistung hat. In dieser Hinsicht ist es beim Konstruieren des Motors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, da das Verhältnis zwischen Wy und Wt bestimmt werden kann, nur erforderlich, Spezifikationen jeweiliger Teile des Motors entsprechend dem voranstehend geschilderten Verhältnis zu bestimmen. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine optimale Motorkonstruktionsrichtlinie für die EPS erhalten werden, was es erheblich einfacher als vorher macht, einen kompakten, eine hohe Ausgangsleistung aufweisenden und kostengünstigen EPS-Motor auszubilden. Daher kann der EPS-Motor optimal ausgelegt werden, was zu einer Verringerung der Mannstunden führt, die für die Konstruktion des EPS-Motors benötigt werden. Dies führt dazu, dass Produktentwicklungskosten verringert werden können, und daher die Herstellungskosten der EPS verringert werden können.The shape of the stator core is one of the most important points in constructing a brushless motor because it has a strong impact on engine performance. In this regard, it is in constructing the engine 1 According to the present invention, since the relationship between Wy and Wt can be determined, it is only necessary to determine specifications of respective parts of the engine in accordance with the above-described relationship. Therefore, according to the present invention, an optimum engine design guideline for the EPS can be obtained, making it considerably easier than before to form a compact, high output, and low-cost EPS motor. Therefore, the EPS motor can be optimally designed, resulting in a reduction in man-hours required for the design of the EPS motor. As a result, product development costs can be reduced, and therefore the production cost of EPS can be reduced.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend geschilderte Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The The present invention is not limited to those described above Embodiment limited, but it can Various modifications are made without departing from Deviating nature and scope of the present invention.

Beispielsweise kann, obwohl die vorliegende Erfindung bei einer EPS des Zahnstangenassistenztyps eingesetzt wird, bei der voranstehenden Ausführungsform, die vorliegende Erfindung auch bei einer EPS des Säulenassistenztyps eingesetzt werden. Weiterhin wird zwar das Verhältnis der Breiten zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähne 17 auf den voranstehend geschilderten Wert (Wy:Wt = 1:1,4 bis 1:1,8), unter der Annahme, dass sie denselben magnetischen Widerstandswert aufweisen, bei der voranstehenden Ausführungsform eingestellt, jedoch ist es grundsätzlich möglich, ein optimales Design dadurch zu erzielen, dass das Verhältnis des magnetischen Widerstands zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähnen 17 auf den voranstehend geschilderten Wert eingestellt wird. Falls der Jochabschnitt 16 und die Zähne 17 des Statorkerns 13 durch den magnetischen Widerstandswert festgelegt werden, werden daher die Abmessungen in der Breite so eingestellt, dass das Verhältnis der magnetischen Widerstände gleich dem voranstehend geschilderten Wert wird, entsprechend dem magnetischen Widerstandswert jedes Teils.For example, although the present invention is applied to a rack-assist type EPS in the above embodiment, the present invention can be applied to a column assist type EPS. Furthermore, although the ratio of the widths between the yoke portion 16 and the teeth 17 to the above-mentioned value (Wy: Wt = 1: 1.4 to 1: 1.8) assuming that they have the same magnetic resistance value set in the above embodiment, however, it is basically possible to have an optimum design thereby to achieve that the ratio of the magnetic resistance between the yoke section 16 and the teeth 17 is set to the above-described value. If the yoke section 16 and the teeth 17 of the stator core 13 are set by the magnetic resistance value, therefore, the widthwise dimensions are set so that the ratio of the magnetic resistances becomes equal to the above-described value corresponding to the magnetic resistance value of each part.

Weiterhin kann selbst in jenem Fall, bei welchem dasselbe Material für den Statorkern 13 verwendet wird, beispielsweise in jenem Fall, bei welchem der Anteil an Silizium (Si) in einem Siliziumstahlblech teilweise geändert wird, oder falls ein Stahlblech mit gerichteter Magnetisierung verwendet wird, in einigen Fällen ein Unterschied der magnetischen Widerstandswerte zwischen dem Jochabschnitt 16 und den Zähnen 17 auftreten. Bei dem Siliziumstahlblech nimmt, wenn der Anteil an Silizium zunimmt, der magnetische Widerstandswert zu. Bei dem Stahlblech mit gerichteter Magnetisierung wird der magnetische Widerstandswert in dessen Walzrichtung klein. Bei einem derartigen Fall werden daher die Abmessungen in der Breite unter Berücksichtigung des magnetischen Widerstandswertes jedes Teils festgelegt. Üblicherweise wird ein Stahlblech mit nicht gerichteter Magnetisierung für einen Statorkern des Motors verwendet. In diesem Fall wird, da die magnetischen Widerstandswerte des Jochabschnitts 16 und der Zähne 17 gleich werden, das Verhältnis der Breiten zwischen ihnen auf den voranstehend geschilderten Wert eingestellt.Furthermore, even in the case where the same material for the stator core 13 is used, for example, in the case where the proportion of silicon (Si) in a silicon steel sheet is partially changed, or if a directionally magnetized steel sheet is used, in some cases a difference in magnetic resistance values between the yoke portion 16 and the teeth 17 occur. In the silicon steel sheet, as the proportion of silicon increases, the magnetic resistance increases. In the directional magnetization steel sheet, the magnetic resistance value in the rolling direction thereof becomes small. In such a case, therefore, the dimensions are set in width considering the magnetic resistance of each part. Usually, a non-oriented magnetized steel sheet is used for a stator core of the motor. In this case, since the magnetic resistance values of the yoke portion 16 and the teeth 17 become equal, the ratio of the widths between them set to the above-described value.

Weiterhin ist zwar bei der voranstehenden Ausführungsform der Motor 1 ein Motor mit sechs Polen und neun Schlitzen, jedoch ist die Anzahl an Polen oder Schlitzen nicht hierauf beschränkt. Im Falle von Motoren mit zwei Polen und zwei Schlitzen, und Motoren, bei welchen die Anzahl an Polen und Schlitzen ganzzahlige Vielfache von zwei und drei betragen, ist es möglich, eine optimale Konstruktion zu erzielen, welche das Auftreten einer Drehmomentverringerung unterdrücken kann, durch Einstellung der magnetischen Widerstandswerte des Jochabschnitts 16 und der Zähne 17 auf den voranstehend geschilderten Wert. Weiterhin lässt sich die vorliegende Erfindung nicht nur bei einer EPS einsetzen, die einen Motor mit einer Stromversorgung von 12 V verwendet, sondern auch bei einer EPS, die einen Motor mit einer Stromversorgung von 42 V einsetzt.Furthermore, while in the above embodiment, the engine 1 a motor with six poles and nine slots, however, the number of poles or slots is not limited to this. In the case of motors with two poles and two slots, and motors in which the number of poles and slots are integer multiples of two and three, it is possible to achieve an optimum construction which can suppress the occurrence of torque reduction by adjustment the magnetic resistance values of the yoke section 16 and the teeth 17 to the above described value. Furthermore, the present invention can be applied not only to an EPS using a motor with a 12V power supply but also to an EPS using a 42V power supply motor.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (10) des Zahnstangenassistenztyps verwendet einen Motor (1) als Antriebsquelle. Der Statur (11) des Motors (1) weist einen Statorkern (13) auf, der einen ringartigen Jochabschnitt (16) und Zähne (17) aufweist, die gegenüber dem Jochabschnitt (16) in Richtung nach innen vorstehen. In dem Statorkern (13) ist das Verhältnis (Wy:Wt) zwischen der Breite (Wy) des Jochabschnitts (16) in Radialrichtung und der Breite (Wt) der Zähne (17) in Umfangsrichtung auf 1:1,4 bis 1,8 eingestellt. Durch Einstellung des Jochabschnitts (16) und der Zähne (17) des Statorkerns (13) auf diesen Wert kann der Statorkern (13) so ausgebildet werden, dass kaum eine Drehmomentverringerung innerhalb eines begrenzten Raums auftreten kann.An electric power steering device ( 10 ) of the rack-assist type uses a motor ( 1 ) as a drive source. The stature ( 11 ) of the motor ( 1 ) has a stator core ( 13 ), which has a ring-like yoke section ( 16 ) and teeth ( 17 ), which opposite the yoke section ( 16 ) project inwards. In the stator core ( 13 ), the ratio (Wy: Wt) between the width (Wy) of the yoke portion ( 16 ) in the radial direction and the width (Wt) of the teeth ( 17 ) is set to 1: 1.4 to 1.8 in the circumferential direction. By adjusting the yoke section ( 16 ) and teeth ( 17 ) of the stator core ( 13 ) to this value, the stator core ( 13 ) are formed so that hardly a torque reduction can occur within a limited space.

11: Motorengine
22: ZahnstangenwelleRack shaft
33: KugelumlaufspindelmechanismusBall screw mechanism
44: Lenkwellesteering shaft
1010: Elektrische Servolenkungsvorrichtungelectrical Power steering apparatus
1111: Statorstator
1212: Gehäusecasing
1313: Statorkernstator core
1414: Wicklungwinding
1515: StromversorgungsverdrahtungPower supply wiring
1616: Jochabschnittyoke
1717: Zähneteeth
1818: Schlitzslot
2121: Rotorrotor
2222: Rotorwellerotor shaft
2323: Rotorkernrotor core
2424: Magnetmagnet
2525: Magnetabdeckungmagnet cover
3131: Gehäusecasing
3232: Lagercamp
3333: Drehmelderresolver
3434: Drehmelder-StatorResolver stator
3535: Drehmelder-RotorResolver rotor
3636: Wicklungwinding
4141: Gehäusecasing
4242: Mutternabschnittnut portion
4343: Schraubenabschnittscrew portion
4444: KugelBullet
4545: Schräglagerangular contact bearings
46a, 46b46a, 46b: LagerbefestigungsringBearing fixing ring
4747: Abgestufter Abschnittgraded section
4848: LagerbefestigungsringBearing fixing ring
4949: Abgestufter Abschnittgraded section
5151: Elektrische Servolenkungsvorrichtungelectrical Power steering apparatus
5252: ZahnstangenwelleRack shaft
5353: Motorengine
5454: KugelumlaufspindelmechanismusBall screw mechanism
5555: Lenkwellesteering shaft
5656: Jochyoke
5757: Magnetmagnet
5858: Rotorwellerotor shaft
5959: Rotorkernrotor core
Wtwt: Zahnbreitetooth width
WyWy: JochabschnittsbreiteJochabschnittsbreite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- JP 10-152058 [0004]
- JP 2000-78780 [0004]
- JP 2001-218439 [0004]
- JP 2003-158856 [0004]

Claims

An electric power steering apparatus provided with a motor having a rotor with a permanent magnet and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor, characterized in that the stator has a stator core provided with a ring-like yoke portion and a tooth portion facing the yoke portion projects inward, and the stator core is formed so that the ratio of a magnetic resistance between the yoke portion and the tooth portion is set in a range of 1: 1.4 to 1: 1.8.

Electric power steering apparatus provided with a Motor is provided, which has a rotor with a permanent magnet and one disposed on the outer peripheral side of the rotor Stator has, characterized in that the stator a stator core provided with a ring-like yoke portion and a tooth portion facing the Yoke section protruding inward, and the stator core is designed so that the ratio Wy to Wt between a width Wy of the yoke portion in the radial direction and the width Wt of the tooth portion in the circumferential direction to a range of 1: 1.4 is set to 1: 1.8.

Electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the motor coaxially around a Rack shaft is arranged around which, to steering control wheels is connected, so as a steering assist force of the rack shaft supply.