JP2003230239A - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JP2003230239A JP2003230239A JP2002022949A JP2002022949A JP2003230239A JP 2003230239 A JP2003230239 A JP 2003230239A JP 2002022949 A JP2002022949 A JP 2002022949A JP 2002022949 A JP2002022949 A JP 2002022949A JP 2003230239 A JP2003230239 A JP 2003230239A
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- magnet
- rotor
- brushless motor
- magnets
- stator
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- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラジアル配向のフェライトセグメント磁石を
用いたブラシレスモータのコギングを低減する。 【解決手段】 インナーロータ型の電動パワーステアリ
ング装置用ブラシレスモータにおいて、ロータマグネッ
ト２としてラジアル配向のフェライトセグメント磁石を
用いる。そして、隣接するロータマグネット２間の間隔
Ａを、Ａ＝ロータ３におけるロータマグネット２の最外
径半径×２×α／極対数（０＜α≦０.２２）に設定す
る。また、ロータマグネット２の端部におけるマグネッ
ト偏倚量Ｂを、Ｂ＝ロータ３におけるロータマグネット
２の最外径半径×２×β／極対数（０.０１≦β≦０.
５）に設定する。
用いたブラシレスモータのコギングを低減する。 【解決手段】 インナーロータ型の電動パワーステアリ
ング装置用ブラシレスモータにおいて、ロータマグネッ
ト２としてラジアル配向のフェライトセグメント磁石を
用いる。そして、隣接するロータマグネット２間の間隔
Ａを、Ａ＝ロータ３におけるロータマグネット２の最外
径半径×２×α／極対数（０＜α≦０.２２）に設定す
る。また、ロータマグネット２の端部におけるマグネッ
ト偏倚量Ｂを、Ｂ＝ロータ３におけるロータマグネット
２の最外径半径×２×β／極対数（０.０１≦β≦０.
５）に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インナーロータ型
のブラシレスモータに関し、特に、電動パワーステアリ
ング装置用のモータに適用して有効な技術に関するもの
である。
のブラシレスモータに関し、特に、電動パワーステアリ
ング装置用のモータに適用して有効な技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ブラシレスモータは、ブラシ・整流子間
のような機械的接点がないため、ブラシの摩耗や電気ノ
イズ等の問題がなく、近年、種々の分野にて多用されて
いる。例えば、ロボット等の産業用機械やパソコン等の
ＩＴ機器、自動車用電動パワーステアリング装置（以
下、ＥＰＳと略記する）など、半導体制御回路の発達に
伴い、それらの駆動源としてブラシレスモータを採用す
るケースが増加している。
のような機械的接点がないため、ブラシの摩耗や電気ノ
イズ等の問題がなく、近年、種々の分野にて多用されて
いる。例えば、ロボット等の産業用機械やパソコン等の
ＩＴ機器、自動車用電動パワーステアリング装置（以
下、ＥＰＳと略記する）など、半導体制御回路の発達に
伴い、それらの駆動源としてブラシレスモータを採用す
るケースが増加している。
【０００３】また、ブラシレスモータは、ロータとステ
ータの位置関係によって、インナーロータ型とアウタロ
ータ型の二種類に大別される。このうち、インナーロー
タ型のモータは、巻線を巻装したステータの内側にマグ
ネットを備えたロータを配置した構成となっており、そ
の構造上、回転軸の慣性モーメントを小さくできると共
に、装置の小型化が図れるという利点がある。このた
め、近年、ＥＰＳの駆動源としては、このようなインナ
ーロータ型のブラシレスモータが採用されるケースが増
加している。ところが、インナーロータ型ブラシレスモ
ータでは装置を小型化できる反面、小型のマグネットに
て強力な磁束密度を得る必要がある。このため、ＥＰＳ
用のモータでは、ロータマグネットとして、従来より、
ネオジウム系などの希土類磁石を用いたリングマグネッ
トが使用されている。
ータの位置関係によって、インナーロータ型とアウタロ
ータ型の二種類に大別される。このうち、インナーロー
タ型のモータは、巻線を巻装したステータの内側にマグ
ネットを備えたロータを配置した構成となっており、そ
の構造上、回転軸の慣性モーメントを小さくできると共
に、装置の小型化が図れるという利点がある。このた
め、近年、ＥＰＳの駆動源としては、このようなインナ
ーロータ型のブラシレスモータが採用されるケースが増
加している。ところが、インナーロータ型ブラシレスモ
ータでは装置を小型化できる反面、小型のマグネットに
て強力な磁束密度を得る必要がある。このため、ＥＰＳ
用のモータでは、ロータマグネットとして、従来より、
ネオジウム系などの希土類磁石を用いたリングマグネッ
トが使用されている。
【０００４】一方、ブラシレスモータには、無通電時に
回転軸側を回転させると、ロータマグネットとステータ
との間の吸引力により、いわゆるコギングが発生する。
かかるコギングは、モータをＥＰＳに使用した場合、操
舵感を損なうのみならず、それが過大となるとステアリ
ングがスムーズに戻りにくくなるなどの問題が生じる。
このため、従来のブラシレスモータでは、このコギング
対策として、着磁ヨーク形状や着磁電圧などを適宜調整
し、リングマグネットの着磁波形を変更してその低減を
図ることなどが行われていた。
回転軸側を回転させると、ロータマグネットとステータ
との間の吸引力により、いわゆるコギングが発生する。
かかるコギングは、モータをＥＰＳに使用した場合、操
舵感を損なうのみならず、それが過大となるとステアリ
ングがスムーズに戻りにくくなるなどの問題が生じる。
このため、従来のブラシレスモータでは、このコギング
対策として、着磁ヨーク形状や着磁電圧などを適宜調整
し、リングマグネットの着磁波形を変更してその低減を
図ることなどが行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、前述のような
ネオジウム系等の希土類磁石は一般に高価であるため、
希土類磁石に代えてセグメントタイプのフェライト磁石
をロータマグネットに使用できれば、製品コストを大幅
に低減することが可能となる。その場合、コギング対策
という観点からすると、マグネットの着磁形態として
は、着磁波形が台形形状となるラジアル配向（図５
（ａ））よりも、それが正弦波状となるパラレル配向
（図５（ｂ））の方がやや有利である。
ネオジウム系等の希土類磁石は一般に高価であるため、
希土類磁石に代えてセグメントタイプのフェライト磁石
をロータマグネットに使用できれば、製品コストを大幅
に低減することが可能となる。その場合、コギング対策
という観点からすると、マグネットの着磁形態として
は、着磁波形が台形形状となるラジアル配向（図５
（ａ））よりも、それが正弦波状となるパラレル配向
（図５（ｂ））の方がやや有利である。
【０００６】しかしながら、このようなパラレル配向の
磁石をモータ駆動用のセンサマグネットとして用いる
と、ラジアル配向とした磁石に比してセンシング精度が
劣るという問題がある。つまり、図６に示すように、ラ
ジアル配向の磁石（着磁波形Ra）の方が極の切り替わり
が急峻であるため、閾値Shを有するホールセンサにてい
ち早く極変化を捉えることができる。従って、傾斜が緩
やかなパラレル配向の磁石（着磁波形Pa）の方が閾値Sh
に達するまでの時間差Ｔの分だけセンシング精度が低く
なり、極切替精度が低下するという弊害がある。
磁石をモータ駆動用のセンサマグネットとして用いる
と、ラジアル配向とした磁石に比してセンシング精度が
劣るという問題がある。つまり、図６に示すように、ラ
ジアル配向の磁石（着磁波形Ra）の方が極の切り替わり
が急峻であるため、閾値Shを有するホールセンサにてい
ち早く極変化を捉えることができる。従って、傾斜が緩
やかなパラレル配向の磁石（着磁波形Pa）の方が閾値Sh
に達するまでの時間差Ｔの分だけセンシング精度が低く
なり、極切替精度が低下するという弊害がある。
【０００７】このため、パラレル配向の磁石をロータマ
グネットに使用した場合、主磁束をセンサ用には使用で
きず、ラジアル配向のリングマグネットを別途センサ用
に配置する必要が生じる。すなわち、ロータマグネット
の他に別のマグネットを装置内に追加しなければなら
ず、部品点数や組付工数が増大し、コストアップの要因
となる。この場合、前述のネオジウム系のリングマグネ
ットでは、マグネットがセグメント形態ではないため、
ラジアル配向としてもコギングは小さく抑えられるが、
前述のように希土類磁石の使用もまたコストアップの一
因となる。
グネットに使用した場合、主磁束をセンサ用には使用で
きず、ラジアル配向のリングマグネットを別途センサ用
に配置する必要が生じる。すなわち、ロータマグネット
の他に別のマグネットを装置内に追加しなければなら
ず、部品点数や組付工数が増大し、コストアップの要因
となる。この場合、前述のネオジウム系のリングマグネ
ットでは、マグネットがセグメント形態ではないため、
ラジアル配向としてもコギングは小さく抑えられるが、
前述のように希土類磁石の使用もまたコストアップの一
因となる。
【０００８】そこで、コギングの点では若干不利（トル
クニップルに関しては有利）ではあるが、コスト低減の
観点から、ラジアル配向のフェライトセグメント磁石を
ロータマグネットとして使用することが求められる。し
かしながら、ラジアル配向のフェライトセグメント磁石
では、図７に示すように、ロータ表面の磁束密度波形が
滑らかな台形波とならないという問題がある。すなわ
ち、磁極の切り替わり部において波形が段状に屈曲した
り（屈曲部Ｋ）、台形波上に角状の突起が生じ極中心部
にて波形が窪んだりする（窪み部Ｌ）などの問題があ
る。そして、かかる波形のマグネットをロータに使用す
ると、屈曲部Ｋや窪み部Ｌの影響によりコギングが大き
くなるという弊害が生じる。このため、ロータマグネッ
トとしてラジアル配向のフェライトセグメント磁石を採
用できず、結局のところ、希土類のリングマグネットを
用いるか、パラレル配向のフェライトセグメント磁石に
センサマグネットを追加するかの何れかとせざるを得な
い。従って、どちらを採ってもコスト的に問題が残り、
その改善が望まれていた。
クニップルに関しては有利）ではあるが、コスト低減の
観点から、ラジアル配向のフェライトセグメント磁石を
ロータマグネットとして使用することが求められる。し
かしながら、ラジアル配向のフェライトセグメント磁石
では、図７に示すように、ロータ表面の磁束密度波形が
滑らかな台形波とならないという問題がある。すなわ
ち、磁極の切り替わり部において波形が段状に屈曲した
り（屈曲部Ｋ）、台形波上に角状の突起が生じ極中心部
にて波形が窪んだりする（窪み部Ｌ）などの問題があ
る。そして、かかる波形のマグネットをロータに使用す
ると、屈曲部Ｋや窪み部Ｌの影響によりコギングが大き
くなるという弊害が生じる。このため、ロータマグネッ
トとしてラジアル配向のフェライトセグメント磁石を採
用できず、結局のところ、希土類のリングマグネットを
用いるか、パラレル配向のフェライトセグメント磁石に
センサマグネットを追加するかの何れかとせざるを得な
い。従って、どちらを採ってもコスト的に問題が残り、
その改善が望まれていた。
【０００９】本発明の目的は、ラジアル配向のフェライ
トセグメント磁石におけるロータ表面の磁束密度波形を
滑らかな台形波状とし、それを用いることによりネオジ
ウム系のリングマグネットを使用することなくセンサマ
グネットを廃し、安価でコギングの小さいブラシレスモ
ータを提供することにある。
トセグメント磁石におけるロータ表面の磁束密度波形を
滑らかな台形波状とし、それを用いることによりネオジ
ウム系のリングマグネットを使用することなくセンサマ
グネットを廃し、安価でコギングの小さいブラシレスモ
ータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のブラシレスモー
タは、巻線を巻装したステータと、前記ステータの内側
に配置されラジアル配向に着磁された複数のセグメント
型マグネットを備えるロータとを有してなるインナーロ
ータ型のブラシレスモータであって、隣接する前記マグ
ネット間の間隔Ａを、Ａ＝前記ロータにおける前記マグ
ネットの最外径半径×２×α／極対数（０＜α≦０．２
２）に設定したことを特徴とする。
タは、巻線を巻装したステータと、前記ステータの内側
に配置されラジアル配向に着磁された複数のセグメント
型マグネットを備えるロータとを有してなるインナーロ
ータ型のブラシレスモータであって、隣接する前記マグ
ネット間の間隔Ａを、Ａ＝前記ロータにおける前記マグ
ネットの最外径半径×２×α／極対数（０＜α≦０．２
２）に設定したことを特徴とする。
【００１１】また、本発明のブラシレスモータは、巻線
を巻装したステータと、前記ステータの内側に配置され
ラジアル配向に着磁された複数のセグメント型マグネッ
トを備えるロータとを有してなるインナーロータ型のブ
ラシレスモータであって、前記マグネットの端部におけ
るマグネット外径と、前記ロータにおける前記マグネッ
トの最外径との偏倚量Ｂを、Ｂ＝前記ロータにおける前
記マグネットの最外径半径×２×β／極対数（０.０１
≦β≦０.５）に設定したことを特徴とする。
を巻装したステータと、前記ステータの内側に配置され
ラジアル配向に着磁された複数のセグメント型マグネッ
トを備えるロータとを有してなるインナーロータ型のブ
ラシレスモータであって、前記マグネットの端部におけ
るマグネット外径と、前記ロータにおける前記マグネッ
トの最外径との偏倚量Ｂを、Ｂ＝前記ロータにおける前
記マグネットの最外径半径×２×β／極対数（０.０１
≦β≦０.５）に設定したことを特徴とする。
【００１２】本発明にあっては、前記条件を具備するこ
とにより、ロータ表面の磁束密度波形の乱れが是正され
て波形がほぼ台形状となり、コギングトルク低減を図る
ことができる。このため、ラジアル配向の磁石をブラシ
レスモータのロータマグネットとして使用できるように
なり、ロータマグネットの主磁束を用いてホールセンサ
による回転位置検出を行うことが可能となる。従って、
別体のセンサマグネットが不要となり、ブラシレスモー
タにおける部品点数が削減されると共に組み付け性が向
上し、製品コストの低減や装置の小型化を図ることが可
能となる。なお、前記間隔Ａ及び偏倚量Ｂの条件は、そ
れぞれ単独で設定することも、また、両者を共に具備さ
せることも可能である。
とにより、ロータ表面の磁束密度波形の乱れが是正され
て波形がほぼ台形状となり、コギングトルク低減を図る
ことができる。このため、ラジアル配向の磁石をブラシ
レスモータのロータマグネットとして使用できるように
なり、ロータマグネットの主磁束を用いてホールセンサ
による回転位置検出を行うことが可能となる。従って、
別体のセンサマグネットが不要となり、ブラシレスモー
タにおける部品点数が削減されると共に組み付け性が向
上し、製品コストの低減や装置の小型化を図ることが可
能となる。なお、前記間隔Ａ及び偏倚量Ｂの条件は、そ
れぞれ単独で設定することも、また、両者を共に具備さ
せることも可能である。
【００１３】また、前記ブラシレスモータにおいて、前
記マグネットとしてフェライト磁石を用いても良く、こ
れにより、ネオジウム系などの希土類磁石を用いる場合
に比して部品コストを低減することが可能となる。さら
に、前記ブラシレスモータをＥＰＳ用モータとして使用
しても良く、これにより、コギングに起因する騒音や振
動が低減されると共にステアリング戻りもスムーズとな
り、操舵感の向上を図ることが可能となる。
記マグネットとしてフェライト磁石を用いても良く、こ
れにより、ネオジウム系などの希土類磁石を用いる場合
に比して部品コストを低減することが可能となる。さら
に、前記ブラシレスモータをＥＰＳ用モータとして使用
しても良く、これにより、コギングに起因する騒音や振
動が低減されると共にステアリング戻りもスムーズとな
り、操舵感の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の
形態であるブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記
する）の構成を示す説明図である。当該モータ１は、Ｅ
ＰＳの駆動源として使用され、図１に示すように、ロー
タマグネット２（以下、マグネット２と略記する）を備
えたロータ３の周囲にステータ４を配したインナーロー
タ型の装置構成となっている。そして、運転者がハンド
ルを操作すると操舵角や走行速度等に従ってモータ１が
制御駆動され、図示しない減速ギアを介してステアリン
グコラム軸に対し操舵補助力が供給されるようになって
いる。
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の
形態であるブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記
する）の構成を示す説明図である。当該モータ１は、Ｅ
ＰＳの駆動源として使用され、図１に示すように、ロー
タマグネット２（以下、マグネット２と略記する）を備
えたロータ３の周囲にステータ４を配したインナーロー
タ型の装置構成となっている。そして、運転者がハンド
ルを操作すると操舵角や走行速度等に従ってモータ１が
制御駆動され、図示しない減速ギアを介してステアリン
グコラム軸に対し操舵補助力が供給されるようになって
いる。
【００１５】ロータ３は、金属製のシャフト５に取り付
けられたロータコア６と、ロータコア６の外周に固定さ
れた４極のマグネット２とから構成されている。この場
合、マグネット２はフェライト磁石からなる４個のセグ
メントに分割形成されており、各セグメントは図５
（ａ）のようなラジアル配向の着磁がなされている。ま
た、ステータ４は、ハウジング７と、ハウジング７の内
周側に固定されたステータコア８と、ステータコア８の
ティースにコイルが分布巻又は波巻にて巻装された巻線
９とから構成されている。
けられたロータコア６と、ロータコア６の外周に固定さ
れた４極のマグネット２とから構成されている。この場
合、マグネット２はフェライト磁石からなる４個のセグ
メントに分割形成されており、各セグメントは図５
（ａ）のようなラジアル配向の着磁がなされている。ま
た、ステータ４は、ハウジング７と、ハウジング７の内
周側に固定されたステータコア８と、ステータコア８の
ティースにコイルが分布巻又は波巻にて巻装された巻線
９とから構成されている。
【００１６】一方、ハウジング７内には、ロータ３の回
転位置を検出するためのホールセンサ１０が配設されて
おり、マグネット２の磁極の変化を捉えることができる
ようになっている。すなわち、当該モータ１では、マグ
ネット２による主磁束を用いてホールセンサ１０による
回転位置検出が行われれる。そして、ホールセンサ１０
の検出信号に基づいて巻線９への電流が適宜切り替えら
れ、ロータ３を回転駆動させる回転磁界が形成される。
転位置を検出するためのホールセンサ１０が配設されて
おり、マグネット２の磁極の変化を捉えることができる
ようになっている。すなわち、当該モータ１では、マグ
ネット２による主磁束を用いてホールセンサ１０による
回転位置検出が行われれる。そして、ホールセンサ１０
の検出信号に基づいて巻線９への電流が適宜切り替えら
れ、ロータ３を回転駆動させる回転磁界が形成される。
【００１７】図２は、このようなモータ１におけるマグ
ネット２の配置状態を示す説明図である。図２に示すよ
うに、ここでは隣接するマグネット２同士の間には、間
隔Ａの間隙が設けられている。この場合、間隔Ａは、ロ
ータ３の中心Ｏからマグネット２の最外径位置までの寸
法Ｒ1(mm)、つまり、ロータ３のマグネット取付部にお
ける最大径位置の半径寸法と極対数（ここでは４極のた
め「２」）とから次式に基づいて設定される。 Ａ＝マグネット最外径半径Ｒ1×２×α／極対数（０＜
α≦０.２２）
ネット２の配置状態を示す説明図である。図２に示すよ
うに、ここでは隣接するマグネット２同士の間には、間
隔Ａの間隙が設けられている。この場合、間隔Ａは、ロ
ータ３の中心Ｏからマグネット２の最外径位置までの寸
法Ｒ1(mm)、つまり、ロータ３のマグネット取付部にお
ける最大径位置の半径寸法と極対数（ここでは４極のた
め「２」）とから次式に基づいて設定される。 Ａ＝マグネット最外径半径Ｒ1×２×α／極対数（０＜
α≦０.２２）
【００１８】この場合、係数αの値は、発明者らの実験
において、４極，Ｒ1＝２３.５mmでＢ＝０（偏倚なし）
の場合、コギングトルクの許容最大値を０.２N・mとする
と、Ａ＝５.２mmにてロータ表面の磁束密度波形に段状
の屈曲点が現れコギングトルクが０.２N・mを超えたこと
に由来する。そして、マグネット最外径Ｒ1を２３.５mm
以外の値とした場合も、一般にαが０.２２を超えると
屈曲点が現れコギングが大きくなる傾向が見られた。
において、４極，Ｒ1＝２３.５mmでＢ＝０（偏倚なし）
の場合、コギングトルクの許容最大値を０.２N・mとする
と、Ａ＝５.２mmにてロータ表面の磁束密度波形に段状
の屈曲点が現れコギングトルクが０.２N・mを超えたこと
に由来する。そして、マグネット最外径Ｒ1を２３.５mm
以外の値とした場合も、一般にαが０.２２を超えると
屈曲点が現れコギングが大きくなる傾向が見られた。
【００１９】また、当該モータ１では、湾曲するマグネ
ット２の端部が前記マグネット最外径半径Ｒ1の位置よ
りも内側にＢだけ偏倚している。そして、この偏倚量Ｂ
は、マグネット最外径半径Ｒ1と極対数とから次式に基
づいて設定される。 Ｂ＝マグネット最外径半径Ｒ1×２×β／極対数（０.０
１≦β≦０.５） そして、マグネット２自体の外径半径Ｒ2は、マグネッ
ト最外径半径Ｒ1の一点Ｘと、前記間隔Ａをあけてマグ
ネット２を配置する場合にマグネット２の両端が来るべ
き位置においてマグネット最外径位置（半径Ｒ1）から
Ｂだけ内側に偏倚した２点Ｙ，Ｚの３点を結んで形成さ
れる円によって決定される。
ット２の端部が前記マグネット最外径半径Ｒ1の位置よ
りも内側にＢだけ偏倚している。そして、この偏倚量Ｂ
は、マグネット最外径半径Ｒ1と極対数とから次式に基
づいて設定される。 Ｂ＝マグネット最外径半径Ｒ1×２×β／極対数（０.０
１≦β≦０.５） そして、マグネット２自体の外径半径Ｒ2は、マグネッ
ト最外径半径Ｒ1の一点Ｘと、前記間隔Ａをあけてマグ
ネット２を配置する場合にマグネット２の両端が来るべ
き位置においてマグネット最外径位置（半径Ｒ1）から
Ｂだけ内側に偏倚した２点Ｙ，Ｚの３点を結んで形成さ
れる円によって決定される。
【００２０】この場合、係数βは、４極，Ｒ1＝２３.５
mmの場合、Ｂ＝０.２４mmにて磁束密度波形に窪みが現
れコギングトルクが０.２Nmを超えたことに由来する。
そして、ここでもマグネット最外径Ｒ1を２３.５mm以外
の値とした場合も、βが０.０１未満の場合には、台形
波形に窪みが生じコギングが大きくなる。
mmの場合、Ｂ＝０.２４mmにて磁束密度波形に窪みが現
れコギングトルクが０.２Nmを超えたことに由来する。
そして、ここでもマグネット最外径Ｒ1を２３.５mm以外
の値とした場合も、βが０.０１未満の場合には、台形
波形に窪みが生じコギングが大きくなる。
【００２１】図３は、マグネット２を前述の式に基づい
て設定した場合（）と前述の条件を満たさない設定と
した場合（）におけるロータ表面の磁束密度波形を示
した説明図、図４は、との場合におけるコギングト
ルク波形を示した説明図である。この場合、マグネット
最外径はＲ1＝２３.５mmであり、ではα＝０.１３，
β＝０.０５、ではα＝０.２５，β＝０に設定されて
いる。つまり、では本発明における設定よりもマグネ
ット２同士の間隔が大きく、端部に偏倚が無い設定とな
っている。
て設定した場合（）と前述の条件を満たさない設定と
した場合（）におけるロータ表面の磁束密度波形を示
した説明図、図４は、との場合におけるコギングト
ルク波形を示した説明図である。この場合、マグネット
最外径はＲ1＝２３.５mmであり、ではα＝０.１３，
β＝０.０５、ではα＝０.２５，β＝０に設定されて
いる。つまり、では本発明における設定よりもマグネ
ット２同士の間隔が大きく、端部に偏倚が無い設定とな
っている。
【００２２】図３に示すように、の設定では磁束密度
波形の極切替部に若干の屈曲部Ｋが生じると共に、台形
波上に角状の突起が現れ極中心部にて波形に窪み部Ｌが
生じている。これに対しの設定では、磁束密度波形は
ほぼ台形状となっており、屈曲部や窪み部は発生してい
ない。この場合、マグネット２間の間隔Ａを前記条件を
満たす設定とすることにより極切替部の屈曲波形が是正
され、マグネット２端部に前記条件を満たす偏倚量Ｂを
設定することにより台形波の窪みが是正される。そして
これにより、コギングトルクにも図４に示すように著し
い違いが生じ、の設定ではコギングトルクの許容最大
値（０.２N・m）を超えてしまうのに対し、の設定によ
ればそれが許容最大値内に抑えられる。なお、コギング
トルクが０.２N・mを超える場合であっても、ドライバ回
路の設定により実用上問題のないモータとすることは可
能であるが、コギングトルク自体が小さい方が好ましい
のは言うまでもない。
波形の極切替部に若干の屈曲部Ｋが生じると共に、台形
波上に角状の突起が現れ極中心部にて波形に窪み部Ｌが
生じている。これに対しの設定では、磁束密度波形は
ほぼ台形状となっており、屈曲部や窪み部は発生してい
ない。この場合、マグネット２間の間隔Ａを前記条件を
満たす設定とすることにより極切替部の屈曲波形が是正
され、マグネット２端部に前記条件を満たす偏倚量Ｂを
設定することにより台形波の窪みが是正される。そして
これにより、コギングトルクにも図４に示すように著し
い違いが生じ、の設定ではコギングトルクの許容最大
値（０.２N・m）を超えてしまうのに対し、の設定によ
ればそれが許容最大値内に抑えられる。なお、コギング
トルクが０.２N・mを超える場合であっても、ドライバ回
路の設定により実用上問題のないモータとすることは可
能であるが、コギングトルク自体が小さい方が好ましい
のは言うまでもない。
【００２３】従って、磁束密度波形の乱れによりコギン
グトルクが大きく使用できなかったラジアル配向のフェ
ライトセグメント磁石を、ブラシレスモータのロータマ
グネットとして使用できるようになる。このため、マグ
ネット２の主磁束を用いてホールセンサ１０による回転
位置検出を行うことが可能となる。すなわち、マグネッ
ト２をセンサマグネットとしても使用することができる
ようになり、別体のセンサマグネットが不要となる。よ
って、ブラシレスモータにおける部品点数が削減される
と共に組み付け性が向上し、製品コストの低減や装置の
小型化を図ることが可能となる。また、マグネット２と
して、フェライトセグメント磁石を使用できるため、ネ
オジウム系などの希土類磁石を用いる場合に比して部品
コストを低減することが可能となる。
グトルクが大きく使用できなかったラジアル配向のフェ
ライトセグメント磁石を、ブラシレスモータのロータマ
グネットとして使用できるようになる。このため、マグ
ネット２の主磁束を用いてホールセンサ１０による回転
位置検出を行うことが可能となる。すなわち、マグネッ
ト２をセンサマグネットとしても使用することができる
ようになり、別体のセンサマグネットが不要となる。よ
って、ブラシレスモータにおける部品点数が削減される
と共に組み付け性が向上し、製品コストの低減や装置の
小型化を図ることが可能となる。また、マグネット２と
して、フェライトセグメント磁石を使用できるため、ネ
オジウム系などの希土類磁石を用いる場合に比して部品
コストを低減することが可能となる。
【００２４】なお、発明者らの実験によれば、マグネッ
ト２の着磁をラジアル配向とした場合には、パラレル配
向の場合に比して、マグネット間隔Ａを広くすると偏倚
量Ｂが小さい方がコギングを小さく抑えることができ
た。さらに、マグネット２の厚さとコギングトルクとは
直接関係が無く、マグネット２の厚さが変わっても前述
の式による設定は有効であり、ＡやＢの値は最外径半径
Ｒ1に依存する。
ト２の着磁をラジアル配向とした場合には、パラレル配
向の場合に比して、マグネット間隔Ａを広くすると偏倚
量Ｂが小さい方がコギングを小さく抑えることができ
た。さらに、マグネット２の厚さとコギングトルクとは
直接関係が無く、マグネット２の厚さが変わっても前述
の式による設定は有効であり、ＡやＢの値は最外径半径
Ｒ1に依存する。
【００２５】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることは言うまでもない。例えば、前述のマグネット
間隔Ａと偏倚量Ｂは、それぞれ単独で設定することも可
能である。例えば、間隔Ａを前記の式に基づいて設定し
マグネットの偏倚は行わない設定や、偏倚量Ｂのみを設
定し間隔Ａを設けない設定なども可能である。なお、偏
倚量Ｂを設けない場合には、間隔Ａ設定に際し使用する
「マグネット最外径半径Ｒ1」の寸法はマグネット２の
外形寸法（半径）そのものになる。また、前述の実施の
形態では、４極のブラシレスモータについて説明した
が、極数が４極に限定されないのは言うまでもない。こ
の場合、例えば６極においては、前述の式からも明らか
なように、間隔Ａや偏倚量Ｂは４極の場合に比して２／
３の値になる。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることは言うまでもない。例えば、前述のマグネット
間隔Ａと偏倚量Ｂは、それぞれ単独で設定することも可
能である。例えば、間隔Ａを前記の式に基づいて設定し
マグネットの偏倚は行わない設定や、偏倚量Ｂのみを設
定し間隔Ａを設けない設定なども可能である。なお、偏
倚量Ｂを設けない場合には、間隔Ａ設定に際し使用する
「マグネット最外径半径Ｒ1」の寸法はマグネット２の
外形寸法（半径）そのものになる。また、前述の実施の
形態では、４極のブラシレスモータについて説明した
が、極数が４極に限定されないのは言うまでもない。こ
の場合、例えば６極においては、前述の式からも明らか
なように、間隔Ａや偏倚量Ｂは４極の場合に比して２／
３の値になる。
【００２６】さらに、前述の実施の形態は、本発明をコ
ラムアシスト型のＥＰＳに適用した例を示したが、ラッ
クアシスト型等の他の方式のＥＰＳにも適用可能であ
る。加えて、本発明のブラシレスモータをＥＰＳ以外の
用途、例えば、ロボット等の産業用機械やパソコン等の
ＩＴ機器などにも適用可能である。また、マグネット２
としては、フェライト磁石のみならず、ネオジウム系や
サマリウム系などの希土類磁石を用いることも可能であ
る。
ラムアシスト型のＥＰＳに適用した例を示したが、ラッ
クアシスト型等の他の方式のＥＰＳにも適用可能であ
る。加えて、本発明のブラシレスモータをＥＰＳ以外の
用途、例えば、ロボット等の産業用機械やパソコン等の
ＩＴ機器などにも適用可能である。また、マグネット２
としては、フェライト磁石のみならず、ネオジウム系や
サマリウム系などの希土類磁石を用いることも可能であ
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明のブラシレスモータによれば、イ
ンナーロータ型のブラシレスモータにおいて、隣接する
ロータマグネット間の間隔Ａを、Ａ＝ロータにおけるマ
グネット最外径半径×２×α／極対数（０＜α≦０．２
２）に設定し、さらに、好ましくはマグネットの端部に
おけるマグネット偏倚量Ｂを、Ｂ＝ロータにおけるマグ
ネット最外径半径×２×β／極対数（０.０１≦β≦０.
５）に設定することにより、ロータ表面の磁束密度波形
の乱れが是正されて波形がほぼ台形状となり、コギング
トルク低減を図ることができる。このため、ラジアル配
向の磁石をブラシレスモータのロータマグネットとして
使用できるようになり、ロータマグネットの主磁束を用
いてホールセンサによる回転位置検出を行うことが可能
となる。従って、別体のセンサマグネットが不要とな
り、ブラシレスモータにおける部品点数が削減されると
共に組み付け性が向上し、製品コストの低減や装置の小
型化を図ることが可能となる。
ンナーロータ型のブラシレスモータにおいて、隣接する
ロータマグネット間の間隔Ａを、Ａ＝ロータにおけるマ
グネット最外径半径×２×α／極対数（０＜α≦０．２
２）に設定し、さらに、好ましくはマグネットの端部に
おけるマグネット偏倚量Ｂを、Ｂ＝ロータにおけるマグ
ネット最外径半径×２×β／極対数（０.０１≦β≦０.
５）に設定することにより、ロータ表面の磁束密度波形
の乱れが是正されて波形がほぼ台形状となり、コギング
トルク低減を図ることができる。このため、ラジアル配
向の磁石をブラシレスモータのロータマグネットとして
使用できるようになり、ロータマグネットの主磁束を用
いてホールセンサによる回転位置検出を行うことが可能
となる。従って、別体のセンサマグネットが不要とな
り、ブラシレスモータにおける部品点数が削減されると
共に組み付け性が向上し、製品コストの低減や装置の小
型化を図ることが可能となる。
【００２８】また、ロータマグネットとしてフェライト
磁石を用いることにより、ネオジウム系などの希土類磁
石を用いる場合に比して部品コストを低減することが可
能となる。さらに、本発明によるブラシレスモータをＥ
ＰＳ用モータとして使用することにより、コギングに起
因する騒音や振動が低減されると共にステアリング戻り
もスムーズとなり、操舵感の向上を図ることが可能とな
る。
磁石を用いることにより、ネオジウム系などの希土類磁
石を用いる場合に比して部品コストを低減することが可
能となる。さらに、本発明によるブラシレスモータをＥ
ＰＳ用モータとして使用することにより、コギングに起
因する騒音や振動が低減されると共にステアリング戻り
もスムーズとなり、操舵感の向上を図ることが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施の形態であるブラシレスモータ
の構成を示す説明図である。
の構成を示す説明図である。
【図２】図１のブラシレスモータにおけるマグネットの
配置状態を示す説明図である。
配置状態を示す説明図である。
【図３】マグネットを本発明に基づいて設定した場合と
本発明の条件を満たさない設定とした場合におけるロー
タ表面の磁束密度波形を示した説明図である。
本発明の条件を満たさない設定とした場合におけるロー
タ表面の磁束密度波形を示した説明図である。
【図４】マグネットを本発明に基づいて設定した場合と
本発明の条件を満たさない設定とした場合におけるコギ
ングトルク波形を示した説明図である。
本発明の条件を満たさない設定とした場合におけるコギ
ングトルク波形を示した説明図である。
【図５】マグネットの着磁形態を示す説明図であり、
（ａ）はラジアル配向、（ｂ）はパラレル配向を示して
いる。
（ａ）はラジアル配向、（ｂ）はパラレル配向を示して
いる。
【図６】ラジアル配向の磁石とパラレル配向の磁石との
着磁波形の違いと、ホールセンサの閾値との関係を示し
た説明図である。
着磁波形の違いと、ホールセンサの閾値との関係を示し
た説明図である。
【図７】ラジアル配向のフェライトセグメント磁石をロ
ータマグネットとして使用した場合におけるロータ表面
の磁束密度波形を示す説明図である。
ータマグネットとして使用した場合におけるロータ表面
の磁束密度波形を示す説明図である。
１ ブラシレスモータ
２ ロータマグネット
３ ロータ
４ ステータ
５ シャフト
６ ロータコア
７ ハウジング
８ ステータコア
９ 巻線
１０ ホールセンサ
Ａ マグネット間隔
Ｂ マグネット偏倚量
Ｏ ロータ中心
Ｒ1 マグネット最外径半径
Ｒ2 マグネット外径半径
Pa パラレル配向の場合の磁束密度波形
Ra ラジアル配向の場合の磁束密度波形
Sh ホールセンサの閾値
Ｔ センシング時間差
Ｋ 磁束密度波形の屈曲部
Ｌ 磁束密度波形の窪み部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3D033 CA03
5H019 AA03 CC03 CC08 DD01 EE14
5H621 AA02 GA01 HH01 JK05 PP10
5H622 AA02 CA02 CA07 CB04 DD01
PP17
Claims (4)
- 【請求項１】 巻線を巻装したステータと、前記ステー
タの内側に配置されラジアル配向に着磁された複数のセ
グメント型マグネットを備えるロータとを有してなるイ
ンナーロータ型のブラシレスモータであって、 隣接する前記マグネット間の間隔Ａを、 Ａ＝前記ロータにおける前記マグネットの最外径半径×
２×α／極対数（０＜α≦０．２２） に設定したことを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項２】 巻線を巻装したステータと、前記ステー
タの内側に配置されラジアル配向に着磁された複数のセ
グメント型マグネットを備えるロータとを有してなるイ
ンナーロータ型のブラシレスモータであって、 前記マグネットの端部におけるマグネット外径と、前記
ロータにおける前記マグネットの最外径との偏倚量Ｂ
を、 Ｂ＝前記ロータにおける前記マグネットの最外径半径×
２×β／極対数（０.０１≦β≦０.５） に設定したことを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のブラシレスモー
タにおいて、前記マグネットがフェライト磁石であるこ
とを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載のブラ
シレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは、電動
パワーステアリング装置用のモータであることを特徴と
するブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022949A JP2003230239A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022949A JP2003230239A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | ブラシレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003230239A true JP2003230239A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27745790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002022949A Pending JP2003230239A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003230239A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005341688A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Oriental Motor Co Ltd | 永久磁石モータ |
| US7202585B2 (en) | 2004-07-22 | 2007-04-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Brushless motor |
| EP2112752A2 (en) | 2008-04-21 | 2009-10-28 | Jtekt Corporation | Motor rotor, electric power steering apparatus and production method thereof |
| JP2013102604A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Nsk Ltd | モータ |
| JP2020054184A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本電産サーボ株式会社 | モータ |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002022949A patent/JP2003230239A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005341688A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Oriental Motor Co Ltd | 永久磁石モータ |
| US7425785B2 (en) * | 2004-05-26 | 2008-09-16 | Oriental Motor Co., Ltd. | Permanent magnet motor |
| US7202585B2 (en) | 2004-07-22 | 2007-04-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Brushless motor |
| DE102004060851B4 (de) * | 2004-07-22 | 2015-02-12 | Mitsubishi Denki K.K. | Bürstenloser Motor |
| EP2112752A2 (en) | 2008-04-21 | 2009-10-28 | Jtekt Corporation | Motor rotor, electric power steering apparatus and production method thereof |
| JP2009261191A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Jtekt Corp | モーターのローター及び電動パワーステアリング装置 |
| US8203245B2 (en) | 2008-04-21 | 2012-06-19 | Jtekt Corporation | Motor rotor, having magnet holding projections |
| JP2013102604A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Nsk Ltd | モータ |
| JP2020054184A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本電産サーボ株式会社 | モータ |
| WO2020067274A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本電産サーボ株式会社 | モータ |
| CN112689944A (zh) * | 2018-09-28 | 2021-04-20 | 日本电产伺服有限公司 | 马达 |
| JP7162482B2 (ja) | 2018-09-28 | 2022-10-28 | 日本電産サーボ株式会社 | モータ |
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