JP2003267234A - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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JP2003267234A
JP2003267234A JP2002076949A JP2002076949A JP2003267234A JP 2003267234 A JP2003267234 A JP 2003267234A JP 2002076949 A JP2002076949 A JP 2002076949A JP 2002076949 A JP2002076949 A JP 2002076949A JP 2003267234 A JP2003267234 A JP 2003267234A
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JP
Japan
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steering
motor
electric power
power steering
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002076949A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadaaki Mori
貞明 森
Noboru Niiguchi
昇 新口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP2002076949A priority Critical patent/JP2003267234A/en
Publication of JP2003267234A publication Critical patent/JP2003267234A/en
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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturizable electric power steering device requiring no reduction gear with a large reduction ratio. <P>SOLUTION: This electric power steering device calculates torque applied to steering shafts 22 and 24 based on the difference in the rotation angles at locations of different longitudinal direction of the steering shafts 22 and 24, which connects a steering wheel 20 of a car to a steering mechanism of wheels (not shown in Fig.), and drives and controls a motor 4 installed to the steering mechanism or a steering shaft 24 to support steering, in order to apply additional force to the steering mechanism according to the direction and amount of calculated torque. The motor 4 is a vernier motor. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、舵取りの為に車両
の操舵軸に加えられるトルクを検出し、検出したトルク
に基づいて、操舵補助用のモータを駆動制御する電動パ
ワーステアリング装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】舵取り操作の為に舵輪(ステアリングホ
イール)に加えられるトルクの検出結果に基づいて操舵
補助用のモータを駆動し、モータの回転力を舵取機構に
伝えて操舵を補助する構成とした電動パワーステアリン
グ装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュエー
タを用いる油圧パワーステアリング装置と比較して、車
速の高低,操舵の頻度等、走行状態に応じた補助力特性
の制御が容易であるという利点を有しており、近年、そ
の適用範囲が拡大する傾向にある。 【0003】電動パワーステアリング装置は、操舵補助
用のモータ取り付ける位置により、コラムアシスト型、
ラックアシスト型及びピニオンアシスト型に大別される
が、何れにおいても、使用するモータとしては、ブラシ
モータ又はSPM(SurfacePermanent Magnet)ブラシ
レスモータが使用されており、最近ではIPM(Interi
or Permanent Magnet )ブラシレスモータの適用も検討
されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のモータ
は、何れも定格トルクが小さい為、電動パワーステアリ
ング装置で使用する場合、十分な操舵補助力を得るに
は、減速比の大きいリダクションギアが必要であり、そ
の結果、電動パワーステアリング装置の小型化を図るこ
とが出来ないという問題がある。本発明は、上述したよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、減速比の大きい
リダクションギアが不要であり、小型化を図ることが出
来る電動パワーステアリング装置を提供することを目的
とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、車両の操舵部材と車輪側の舵取機
構とを連結する操舵軸の、軸長方向の異なる位置の回転
角度の差に基づいて前記操舵軸に加わるトルクを算出
し、算出したトルクの方向及び大きさに応じた補助力を
前記舵取機構に加えるべく、該舵取機構又は前記操舵軸
に付設された操舵補助用のモータを駆動制御する電動パ
ワーステアリング装置において、前記モータは、バーニ
アモータであることを特徴とする。 【0006】この電動パワーステアリング装置では、操
舵軸に加わるトルクを算出し、そのトルクの方向及び大
きさに応じた補助力を舵取機構に加えるように、舵取機
構又は操舵軸に付設された操舵補助用のモータを駆動制
御する。操舵補助用のモータは、バーニアモータであ
る。従来の同期電動機が、回転磁界と同じ回転速度で回
転するのに対し、バーニアモータは、回転磁界より一定
比率低い回転速度で回転するので低速回転であり、ま
た、大トルクを出力することが出来るので、減速比の大
きいリダクションギアが不要であり、小型化を図ること
が出来る電動パワーステアリング装置を実現することが
出来る。 【0007】 【発明の実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る
電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を
示すブロック図である。この電動パワーステアリング装
置は、操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出す
るトルクセンサ1が検出し出力したトルク検出信号が、
演算処理回路9により処理され、演算処理回路9により
処理作成されたトルク信号と、車両の速度を検出する車
速センサ7が検出し出力した車速信号とが、制御部2へ
与えられる。 【0008】制御部2から出力されるリレー制御信号が
リレー駆動回路5へ入力され、リレー駆動回路5は、リ
レー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点5aを
オン又はオフさせる。制御部2は、トルク信号、車速信
号及び後述するモータ電流信号に基づき、内蔵するアシ
スト制御部8内のトルク/電流テーブル8aを参照する
ことにより、モータ電流目標値を作成する。 【0009】制御部2は、作成したモータ電流目標値を
出力レベル指示信号及び回転方向指示信号としてモータ
駆動回路3へ与える。モータ駆動回路3は、フェイルセ
ーフリレー接点5aを通じて、車載バッテリーPの電源
電圧が印加され、与えられた出力レベル指示信号及び回
転方向指示信号に基づき、バーニアモータである操舵補
助用モータ4を回転駆動させる。操舵補助用モータ4に
流れるモータ電流は、モータ電流検出回路7により検出
され、モータ電流信号として制御部2に与えられ、モー
タ電流のフィードバック制御に使用される。 【0010】図2は、バーニアモータの構造例を示す部
分横断面図である。バーニアモータには、PM型、SP
M型及びその他があり、PM型は、図2(a)に示すよ
うに、ステータ11のティース12側にも、ロータ13
に対向する位置にマグネット15が等間隔で配置されて
おり、ロータ13側の等間隔に配置されたマグネット1
4及びティース12側のマグネット15は、エアギャッ
プに面する側は、それぞれ同極性に着磁されており、ロ
ータ13側とティース12側とでは異極性となってい
る。ステータ11のティース12とスロット16の開口
部(コイル10によるマグネット部分)とは、略同一幅
であることが望ましい。 【0011】PM型のバーニアモータでは、ステータ1
1のスロット16の個数をZ1、ロータ13のスロット
数をZ2、非通電時にギャップ全体で見て、ロータ13
側のマグネット14及びティース12側のマグネット1
5が強く引き合う箇所の個数を表す巻線極対数をpとす
ると、Z2=Z1±p の関係式が成立する。例えばU
相に対してU′相が決まるが、U−U′で巻線極対数p
を1と定義する。コイル10は、分布巻きにされてお
り、例えば、θ=0のスロット16に対応するスロット
16は、θ=180°/pのスロット16である。つま
り、θ=0のスロット16とθ=180°/pのスロッ
ト16との間で1極対分の巻線を行う。 【0012】SPM型は、図2(b)に示すように、ロ
ータ13aの表面付近にマグネット14aが等間隔に交
互の磁極で配置されている。ステータ11aのティース
12aとスロット16aの開口部(コイル10aによる
マグネット部分)とは、同一幅である必要はない。ステ
ータ11aのティース12aの個数は6の倍数でなけれ
ばならない。 【0013】SPM型のバーニアモータでは、ステータ
11aのスロット16aの個数をZ1、ロータ13aの
極対数をZ2、非通電時にステータ11aのバックヨー
クを通して形成される大きな磁気回路の個数を2で割っ
たものを表す巻線極対数をpとすると、SPM型と同様
に、Z2=Z1±p の関係式が成立する。その他の構
造は、SPMブラシレスモータと同様である。 【0014】バーニアモータは、ロータ13,13aが
回転することにより回転するギャップパーミアンス(リ
ラクタンス(磁気抵抗)の逆数)分布の二次成分が、ス
テータ11,11aの三相巻線が作る回転磁界と同期し
て回転することにより、リラクタンストルクが発生し、
ロータ13,13aが回転する。ロータ13,13aの
回転数は回転磁界の回転数のp/Z2となる。但し、
p,Z2は上述した数値である。 【0015】図3は、PM型又はSPM型のバーニアモ
ータである操舵補助用モータ4、及びモータ駆動回路3
に含まれるその駆動回路の構成を示すブロック図であ
る。バーニアモータ4は、コイルA,B,Cがスター結
線された固定子4aと、コイルA,B,Cが発生させる
回転磁界により回転する回転子(ロータ)4bとを備え
ている。 【0016】モータ駆動回路3のスイッチング回路3b
は、直流電源端子と接地端子との間に、直列接続された
トランジスタQ1,Q2と、逆方向に直列接続されたダ
イオードD1,D2とが並列接続され、直列接続された
トランジスタQ3,Q4と、逆方向に直列接続されたダ
イオードD3,D4とが並列接続され、直列接続された
トランジスタQ5,Q6と、逆方向に直列接続されたダ
イオードD5,D6とが並列接続されている。 【0017】トランジスタQ1,Q2の共通接続節点
と、ダイオードD1,D2の共通接続節点とには、スタ
ー結線されたコイルAの他方の端子Uが接続され、トラ
ンジスタQ3,Q4の共通接続節点と、ダイオードD
3,D4の共通接続節点とには、スター結線されたコイ
ルBの他方の端子Vが接続され、トランジスタQ5,Q
6の共通接続節点と、ダイオードD5,D6の共通接続
節点とには、スター結線されたコイルCの他方の端子W
が接続されている。 【0018】ゲート制御回路3cには、制御部2から回
転方向及び出力レベルの指示信号が与えられる。ゲート
制御回路3cは、回転方向の指示と回転子4bの回転位
置とに応じて、トランジスタQ1〜Q6の各ゲートをオ
ン/オフし、例えば、U−V,U−W,V−W,V−
U,W−U,W−V,U−Vのように、固定子4aに流
れる電流の経路を切り換え、三相の回転磁界を発生させ
る。出力レベルである電流値は、トランジスタQ1〜Q
6のオン/オフをPWM(Pulse Width Modulation)制
御することにより増減制御する。ダイオードD1〜D6
は、トランジスタQ1〜Q6のオン/オフにより発生す
るノイズを吸収するためのものである。 【0019】図4は、本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の構成を示す断面図である。この電動パワース
テアリング装置は、操舵輪20に連結される入力軸22
と、入力軸22にトーションバー19を介して同軸的に
連結される出力軸24と、操舵輪20を回転することに
よって入力軸22に加わるトルクをトーションバー19
に生じる捩れによって検出するトルクセンサ1と、トル
クセンサ1が検出し出力したトルク検出信号を演算処理
してトルク信号を出力する演算処理回路9と、制御部2
が、演算処理回路9が出力したトルク信号に基づき、モ
ータ駆動回路3を介して駆動するバーニアモータ4とを
備え、バーニアモータ4の回転を減速歯車機構27を介
して出力軸24及び出力軸24に連結される伝達手段を
介して舵取機構(図示せず)に伝達するように構成され
ている。 【0020】減速歯車機構27は、バーニアモータ4が
大トルクを出力するので、従来より減速比を小さくする
ことが出来、小型化されている。入力軸22は、トーシ
ョンバー19の一端部が挿入された筒部22aを有して
おり、筒部22aの一端がニードル軸受29を介してハ
ウジング30内に回転可能に支持されている。 【0021】出力軸24は筒部22aの他端部及びトー
ションバー19の他端部が挿入された筒形に形成されて
いる。この出力軸24の一端部は、軸長方向の途中が転
がり軸受32,33を介してハウジング30内に回転可
能に支持されている。尚、本実施の形態では、コラムア
シスト型の電動パワーステアリング装置について説明し
たが、ラックアシスト型及びピニオンアシスト型の電動
パワーステアリング装置についても、同様にバーニアモ
ータ4を適用出来るのは言う迄もない。 【0022】開示技術.図5は、今回、開示するスロッ
トレスモータの構造を示す縦断面図である。このスロッ
トレスモータは、筐体44に軸受を介して支持されたロ
ータシャフト40と、ロータシャフト40に固定された
ロータコア43と、筐体44の内周面に沿って設けら
れ、積層鋼板からなるステータヨーク41と、樹脂で固
められ、ステータヨーク41の内周面に、ロータコア4
3とエアギャップを隔てて取付けられた空心のコイル4
2とを備えている。コイル42は、図6に示すようなリ
ッツ線(撚り線)を巻いて構成しており、このリッツ線
は、例えば7本のエナメル線45を撚り、その外周をエ
ステルイミド46等の融け易い材質のものでコーティン
グしてある。 【0023】スロットレスモータは、巻線が空心であ
り、巻線インダクタンスが小さい為、高効率及び低トル
クリップルを目的とした場合、インバータの高周波化が
必要となる。しかし、表皮効果の為、高周波領域で巻線
抵抗が増加し、大きな損失が生じる。その為、スロット
レスモータを電動パワーステアリング装置に適用するこ
とは困難であった。しかし、上述したように、コイル4
2にリッツ線を使用することにより、表皮効果が低減さ
れ、高周波による交流抵抗の増加が小さく、コイルの温
度上昇を抑制することが出来るので、スロットレスモー
タを電動パワーステアリング装置に適用することが可能
となる。 【0024】ここで、エナメル線45の径と損失との関
係を考察する。100[kHz]の高周波電流が流れ場
合について考える。導体の直流電流における抵抗R0
実効抵抗R及びリアクタンスXの比を考える上で、以下
に示すように、パラメータuを用いる。 u=r(μσω)1/2 r;導線の径[m]、μ;導体の透磁率[H/m] σ;導体の導電度[Ω-1/m]、ω;角周波数[rad
/sec] 導体が銅である場合、 真空の透磁率μ0 =4π×10-7[H/m] 銅の透磁率μ=pμ0 =μ0 (∵比透磁率p=1) 銅の導電度σ=58×106 【0025】仮に、径が1.25[mm]の単線1本を
コイルの巻線として使用するとする。 このとき、u=3.375 図7の円筒状導体の実効抵抗とリアクタンスとの関係を
示すグラフより、R/R0 =1.45,X/R0 =1.
1となり、直流抵抗は2つを合計して2.55倍とな
る。 【0026】そこで、単線の代わりに、径が0.47
[mm]のエナメル線7本を、図6に示すように撚った
ものを使用する。(径が1.25[mm]の単線の断面
積と、径が0.47[mm]の単線7本の断面積は略等
しい。) このとき、u=1.27である。図7のグラフより、同
様に直流抵抗を求めると、1.2倍になることが分か
る。径が1.25[mm]の単線の使用時の直流抵抗が
2.55倍になることを考えると、径が0.47[m
m]のエナメル線7本のリッツ線の直流抵抗が大幅に減
少していることが分かる。 【0027】従って、上述したリッツ線をスロットレス
モータのコイルに適用すると、高周波電流が流れた場合
の直流抵抗の増加を抑制することが出来、コイルでの損
失が単線の場合に比べて半分以下になる。また、エステ
ルイミドでコーティングすると、半田付けが容易にな
り、絶縁効果も高まる。 【0028】 【発明の効果】第1発明に係る電動パワーステアリング
装置によれば、減速比の大きいリダクションギアが不要
であり、小型化を図ることが出来る電動パワーステアリ
ング装置を実現することが出来る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a torque applied to a steering shaft of a vehicle for steering, and provides a steering assist motor based on the detected torque. The present invention relates to an electric power steering device that performs drive control. 2. Description of the Related Art A steering assist motor is driven based on a detection result of a torque applied to a steering wheel (steering wheel) for steering operation, and the torque of the motor is transmitted to a steering mechanism to perform steering. The assisted electric power steering device controls the assist force characteristics according to the traveling state, such as the speed of the vehicle, the frequency of the steering, and the like, as compared with the hydraulic power steering device using the hydraulic actuator as the source of the steering assist force. Has an advantage that the application range is easy, and in recent years, its application range tends to be expanded. [0003] The electric power steering apparatus is a column assist type, depending on a position where a motor for steering assist is mounted.
A brush motor or a SPM (Surface Permanent Magnet) brushless motor is used as a motor to be used in any of the rack assist type and the pinion assist type.
or Permanent Magnet) Application of brushless motors is also being considered. However, all of the above motors have a small rated torque, so that when used in an electric power steering apparatus, a large reduction ratio is required to obtain a sufficient steering assist force. A reduction gear is required, and as a result, there is a problem that the size of the electric power steering device cannot be reduced. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide an electric power steering device that does not require a reduction gear having a large reduction ratio and that can be reduced in size. [0005] An electric power steering apparatus according to the present invention provides a steering shaft for connecting a steering member of a vehicle and a wheel-side steering mechanism at different rotational angles in an axial direction. Calculating a torque applied to the steering shaft based on the difference between the steering shaft and the steering shaft provided on the steering mechanism or the steering shaft in order to apply an assisting force corresponding to the calculated direction and magnitude of the torque to the steering mechanism. In an electric power steering apparatus for controlling the driving of an auxiliary motor, the motor is a vernier motor. In this electric power steering apparatus, a torque applied to the steering shaft is calculated, and an assisting force corresponding to the direction and magnitude of the torque is applied to the steering mechanism or the steering shaft. The drive of the steering assist motor is controlled. The steering assist motor is a vernier motor. The conventional synchronous motor rotates at the same rotation speed as the rotating magnetic field, whereas the vernier motor rotates at a lower rotation speed than the rotating magnetic field by a fixed ratio, so that it rotates at low speed and can output a large torque. Therefore, a reduction gear having a large reduction ratio is not required, and an electric power steering device that can be downsized can be realized. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing an embodiment thereof. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. In this electric power steering apparatus, a torque detection signal detected and output by a torque sensor 1 that detects a torque applied to a steering shaft (not shown) includes:
The torque signal processed by the arithmetic processing circuit 9 and generated by the arithmetic processing circuit 9 and the vehicle speed signal detected and output by the vehicle speed sensor 7 for detecting the speed of the vehicle are provided to the control unit 2. [0008] A relay control signal output from the control unit 2 is input to the relay drive circuit 5, and the relay drive circuit 5 turns on or off the fail-safe relay contact 5a according to the relay control signal. The control unit 2 creates a motor current target value by referring to a torque / current table 8a in the built-in assist control unit 8 based on a torque signal, a vehicle speed signal, and a motor current signal described later. The control unit 2 provides the motor drive circuit 3 with the created motor current target value as an output level instruction signal and a rotation direction instruction signal. The motor drive circuit 3 receives the power supply voltage of the vehicle-mounted battery P through the fail-safe relay contact 5a, and rotationally drives the steering assist motor 4, which is a vernier motor, based on the given output level instruction signal and rotation direction instruction signal. Let it. The motor current flowing through the steering assist motor 4 is detected by the motor current detection circuit 7 and is provided to the control unit 2 as a motor current signal, and is used for feedback control of the motor current. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of the vernier motor. Vernier motor, PM type, SP
As shown in FIG. 2A, the PM type is provided on the teeth 12 side of the stator 11 as well.
The magnets 15 are arranged at equal intervals at positions opposite to each other, and the magnets 1 are arranged at equal intervals on the rotor 13 side.
The magnets 4 and the teeth 15 on the teeth 12 side are magnetized to the same polarity on the side facing the air gap, and have different polarities on the rotor 13 side and the teeth 12 side. It is desirable that the teeth 12 of the stator 11 and the opening of the slot 16 (the magnet portion formed by the coil 10) have substantially the same width. In the PM type vernier motor, the stator 1
The number of slots 16 in one slot is Z1, the number of slots in rotor 13 is Z2, and the rotor 13
Side magnet 14 and teeth 12 side magnet 1
Assuming that the number of winding pole pairs representing the number of locations where 5 strongly attracts is p, the relational expression of Z2 = Z1 ± p holds. For example, U
The U 'phase is determined for each phase, and U-U' determines the number of winding pole pairs p.
Is defined as 1. The coil 10 is distributed-wound. For example, the slot 16 corresponding to the slot 16 at θ = 0 is the slot 16 at θ = 180 ° / p. That is, the winding for one pole pair is performed between the slot 16 at θ = 0 and the slot 16 at θ = 180 ° / p. In the SPM type, as shown in FIG. 2B, magnets 14a are arranged near the surface of the rotor 13a at equal intervals with alternate magnetic poles. The teeth 12a of the stator 11a and the opening of the slot 16a (the magnet portion formed by the coil 10a) do not need to have the same width. The number of teeth 12a of the stator 11a must be a multiple of six. In the SPM type vernier motor, the number of slots 16a of the stator 11a is Z1, the number of pole pairs of the rotor 13a is Z2, and the number of large magnetic circuits formed through the back yoke of the stator 11a when no power is supplied is divided by 2. Assuming that the number of pairs of winding poles representing the object is p, a relational expression of Z2 = Z1 ± p holds as in the SPM type. Other structures are the same as those of the SPM brushless motor. In the vernier motor, a secondary component of a gap permeance (reciprocal of reluctance (magnetic reluctance)) distribution, which is rotated by rotation of the rotors 13 and 13a, has a rotating magnetic field generated by a three-phase winding of the stators 11 and 11a. By rotating synchronously, reluctance torque is generated,
The rotors 13 and 13a rotate. The rotation speed of the rotors 13 and 13a is p / Z2 of the rotation speed of the rotating magnetic field. However,
p and Z2 are the numerical values described above. FIG. 3 shows a steering assisting motor 4 which is a PM type or SPM type vernier motor, and a motor driving circuit 3.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the drive circuit included in the configuration. The vernier motor 4 includes a stator 4a in which coils A, B, and C are star-connected, and a rotor (rotor) 4b that is rotated by a rotating magnetic field generated by the coils A, B, and C. Switching circuit 3b of motor drive circuit 3
The transistors Q1 and Q2 connected in series and the diodes D1 and D2 connected in series in the opposite direction are connected in parallel between the DC power supply terminal and the ground terminal, and the transistors Q3 and Q4 are connected in series. Diodes D3 and D4 connected in series in the reverse direction are connected in parallel, and transistors Q5 and Q6 connected in series and diodes D5 and D6 connected in series in the reverse direction are connected in parallel. The other terminal U of the star-connected coil A is connected to the common connection node of the transistors Q1 and Q2 and the common connection node of the diodes D1 and D2. Diode D
The other terminal V of the star-connected coil B is connected to the common connection node of the transistors Q5 and Q4.
6 and the common connection node of the diodes D5 and D6 are connected to the other terminal W of the star-connected coil C.
Is connected. The gate control circuit 3c is supplied with an instruction signal of a rotation direction and an output level from the control unit 2. The gate control circuit 3c turns on / off the gates of the transistors Q1 to Q6 according to the instruction of the rotation direction and the rotation position of the rotor 4b, for example, UV, UW, VW, V −
As in U, WU, WV, and UV, the path of the current flowing through the stator 4a is switched to generate a three-phase rotating magnetic field. The current value as the output level is determined by transistors Q1 to Q
6 is controlled to increase or decrease by PWM (Pulse Width Modulation) control. Diodes D1 to D6
Is for absorbing noise generated by turning on / off the transistors Q1 to Q6. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the electric power steering apparatus according to the present invention. This electric power steering device includes an input shaft 22 connected to a steered wheel 20.
And an output shaft 24 coaxially connected to the input shaft 22 via a torsion bar 19, and a torque applied to the input shaft 22 by rotating the steered wheels 20.
A torque sensor 1 for detecting a torsion caused by the torque sensor 1, an arithmetic processing circuit 9 for arithmetically processing a torque detection signal detected and output by the torque sensor 1, and outputting a torque signal;
Has a vernier motor 4 that is driven through a motor drive circuit 3 based on the torque signal output by the arithmetic processing circuit 9, and rotates the vernier motor 4 through an output shaft 24 and an output shaft 24 through a reduction gear mechanism 27. Is transmitted to a steering mechanism (not shown) via transmission means connected to the steering mechanism. Since the vernier motor 4 outputs a large torque, the reduction gear mechanism 27 can reduce the reduction ratio and reduce the size. The input shaft 22 has a cylindrical portion 22a into which one end of the torsion bar 19 is inserted, and one end of the cylindrical portion 22a is rotatably supported in the housing 30 via a needle bearing 29. The output shaft 24 is formed in a cylindrical shape into which the other end of the cylindrical portion 22a and the other end of the torsion bar 19 are inserted. One end of the output shaft 24 is rotatably supported in the housing 30 via rolling bearings 32 and 33 in the middle in the axial direction. In this embodiment, the column assist type electric power steering device has been described. However, it is needless to say that the vernier motor 4 can be similarly applied to the rack assist type and the pinion assist type electric power steering device. . Disclosure technology. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the slotless motor disclosed this time. This slotless motor is provided along a rotor shaft 40 supported by a housing 44 via a bearing, a rotor core 43 fixed to the rotor shaft 40, and an inner peripheral surface of the housing 44, and is made of a laminated steel plate. The stator core 41 is fixed with a stator yoke 41 on the inner peripheral surface of the stator yoke 41.
Air-core coil 4 mounted with an air gap separated from 3
2 is provided. The coil 42 is formed by winding a litz wire (twisted wire) as shown in FIG. 6. The litz wire is formed by twisting, for example, seven enamel wires 45, and the outer periphery thereof is made of a material that is easily melted such as an esterimide 46. Coated with In a slotless motor, the winding is air-core and the winding inductance is small. Therefore, in order to achieve high efficiency and low torque ripple, it is necessary to increase the frequency of the inverter. However, due to the skin effect, the winding resistance increases in a high frequency region, and a large loss occurs. Therefore, it has been difficult to apply the slotless motor to the electric power steering device. However, as described above, the coil 4
The use of a litz wire for 2 reduces the skin effect, reduces the increase in AC resistance due to high frequency, and suppresses the temperature rise of the coil, so that a slotless motor can be applied to an electric power steering device. It becomes possible. Here, the relationship between the diameter of the enameled wire 45 and the loss will be considered. Consider a case where a high-frequency current of 100 [kHz] flows. The resistance R 0 at the direct current of the conductor,
In considering the ratio between the effective resistance R and the reactance X, a parameter u is used as shown below. u = r (μσω) 1/2 r; diameter of conductor [m], μ; permeability of conductor [H / m] σ; conductivity of conductor [Ω -1 / m], ω; angular frequency [rad]
/ Sec] When the conductor is copper, vacuum permeability μ 0 = 4π × 10 −7 [H / m] Copper permeability μ = pμ 0 = μ 0 (∵specific permeability p = 1) Copper conductivity Degree σ = 58 × 10 6 It is assumed that one single wire having a diameter of 1.25 [mm] is used as a coil winding. At this time, u = 3.375 From the graph showing the relationship between the effective resistance and the reactance of the cylindrical conductor in FIG. 7, R / R 0 = 1.45 and X / R 0 = 1.
The DC resistance becomes 2.55 times as a sum of the two. Therefore, instead of a single wire, the diameter is 0.47.
As shown in FIG. 6, seven enamel wires of [mm] are used. (The cross-sectional area of a single wire having a diameter of 1.25 [mm] is substantially equal to the cross-sectional area of seven single wires having a diameter of 0.47 [mm].) In this case, u = 1.27. From the graph of FIG. 7, it can be seen that the DC resistance becomes 1.2 times when the DC resistance is similarly obtained. Considering that the DC resistance when using a single wire having a diameter of 1.25 [mm] is 2.55 times, the diameter is 0.47 [m].
m], the DC resistance of the seven litz wires of the enameled wire is greatly reduced. Therefore, when the above-mentioned litz wire is applied to a coil of a slotless motor, an increase in DC resistance when a high-frequency current flows can be suppressed, and the loss in the coil is less than half that of a single wire. become. Also, coating with an esterimide facilitates soldering and enhances the insulating effect. According to the electric power steering apparatus of the first invention, it is possible to realize an electric power steering apparatus which does not require a reduction gear having a large reduction ratio and can be downsized.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実
施の形態の要部構成を示すブロック図である。 【図2】バーニアモータの構造例を示す部分横断面図で
ある。 【図3】PM型又はSPM型のバーニアモータである操
舵補助用モータ、及びモータ駆動回路に含まれるその駆
動回路の構成を示すブロック図である。 【図4】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構
成を示す断面図である。 【図5】今回、開示するスロットレスモータの構造を示
す縦断面図である。 【図6】リッツ線の断面を示す断面図である。 【図7】円筒状導体の実効抵抗とリアクタンスとの関係
を示すグラフである。 【符号の説明】 1 トルクセンサ 2 制御部 3 モータ駆動回路 4 操舵補助用のモータ(バーニアモータ) 4a 固定子(ステータ) 4b 回転子(ロータ) 10 コイル 11,11a ステータ 12,12a ティース 13,13aロータ 14,14a,15 マグネット 16,16a スロット 19 トーションバー 20 操舵輪 22 入力軸 24 出力軸 27 減速歯車機構
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of an electric power steering device according to the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a structural example of a vernier motor. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a steering assist motor that is a PM type or SPM type vernier motor and a drive circuit included in the motor drive circuit. FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of an electric power steering device according to the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the slotless motor disclosed this time. FIG. 6 is a sectional view showing a section of a litz wire. FIG. 7 is a graph showing a relationship between an effective resistance and a reactance of a cylindrical conductor. [Description of Signs] 1 Torque sensor 2 Controller 3 Motor drive circuit 4 Motor for assisting steering (Vernier motor) 4a Stator (stator) 4b Rotor (rotor) 10 Coil 11, 11a Stator 12, 12a Teeth 13, 13a Rotors 14, 14a, 15 Magnets 16, 16a Slot 19 Torsion bar 20 Steering wheel 22 Input shaft 24 Output shaft 27 Reduction gear mechanism

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 車両の操舵部材と車輪側の舵取機構とを
連結する操舵軸の、軸長方向の異なる位置の回転角度の
差に基づいて前記操舵軸に加わるトルクを算出し、算出
したトルクの方向及び大きさに応じた補助力を前記舵取
機構に加えるべく、該舵取機構又は前記操舵軸に付設さ
れた操舵補助用のモータを駆動制御する電動パワーステ
アリング装置において、 前記モータは、バーニアモータであることを特徴とする
電動パワーステアリング装置。
Claims: 1. A torque applied to a steering shaft that connects a steering member of a vehicle and a steering mechanism on a wheel side based on a difference in rotation angle between different positions in an axial direction of the steering shaft. And an electric power steering that drives and controls a steering assist motor provided on the steering mechanism or the steering shaft in order to apply an assisting force corresponding to the calculated direction and magnitude of the torque to the steering mechanism. In the apparatus, the motor is a vernier motor.
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