JP2006027385A - Motor-driven power steering device - Google Patents

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JP2006027385A
JP2006027385A JP2004207070A JP2004207070A JP2006027385A JP 2006027385 A JP2006027385 A JP 2006027385A JP 2004207070 A JP2004207070 A JP 2004207070A JP 2004207070 A JP2004207070 A JP 2004207070A JP 2006027385 A JP2006027385 A JP 2006027385A
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Tsugio Onodera
次男 小野寺
Masamichi Okubo
雅通 大久保
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Mitsuba Corp
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Mitsuba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor-driven power steering device assuring a good layout performance and good feeling of operation. <P>SOLUTION: The motor-driven power steering device works with a motor 5 to drive a rack shaft 4. The motor 5 has a ring-shaped stator fixed to a housing and a rotor 13 installed rotatably inside the stator. The rotor 13 has a rotor shaft 14 in cylindrical shape, and a magnet 17 subjected to Halbach magnetization is adhered to the outside surface of the rotor shaft 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus.

自動車などの車両には、運転者の転舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置が搭載されていることが多い。電動パワーステアリング装置としては、モータをラック軸の長さ方向に沿って配置した同軸タイプと呼ばれるものがある。モータは、ハウジングを有し、ハウジング内に円筒状のロータシャフトと、ロータシャフトを回転駆動させるステータとが設けられている。ロータシャフトの外周面にはマグネットが接着されており、内周面にはボールスクリューナットが取り付けられている。ボールネジナットには、ラック軸のボールスクリューが螺入されており、ラック軸は、ラックアームなどを介して車輪に連結されている(例えば、特許文献1参照)。   Vehicles such as automobiles are often equipped with an electric power steering device that assists the driver's steering operation. As an electric power steering device, there is one called a coaxial type in which a motor is arranged along the length direction of a rack shaft. The motor has a housing, and a cylindrical rotor shaft and a stator that rotationally drives the rotor shaft are provided in the housing. A magnet is bonded to the outer peripheral surface of the rotor shaft, and a ball screw nut is attached to the inner peripheral surface. A ball screw of a rack shaft is screwed into the ball screw nut, and the rack shaft is connected to a wheel via a rack arm or the like (see, for example, Patent Document 1).

ここで、ロータシャフトに固定されるマグネットとしては、セグメントマグネットや、異方性焼結リングマグネットを用いることが知られている(例えば、特許文献2参照)。セグメントマグネットは、複数の磁石をロータシャフトの外周に沿って、磁極が径方向に配列されるように接着させたものである。異方性焼結リングマグネットは、リング状のマグネットをロータシャフトの外周面に接着させたもので、正弦波的な表面磁束密度分布が得られるように着磁されている。いずれのマグネットを使用した場合であっても、ロータシャフトが磁路として用いられる。
このような電動パワーステアリング装置では、磁束の大きいマグネットを使用することで体格を小さくし、レイアウト性を向上させたり、自動車の燃費を向上させたりする試みがなされている。
特開2003−111313号公報 特開2002−354721号公報
Here, it is known that a segment magnet or an anisotropic sintered ring magnet is used as the magnet fixed to the rotor shaft (see, for example, Patent Document 2). The segment magnet is formed by bonding a plurality of magnets so that the magnetic poles are arranged in the radial direction along the outer periphery of the rotor shaft. The anisotropic sintered ring magnet is obtained by bonding a ring-shaped magnet to the outer peripheral surface of the rotor shaft, and is magnetized so as to obtain a sinusoidal surface magnetic flux density distribution. Regardless of which magnet is used, the rotor shaft is used as the magnetic path.
In such an electric power steering apparatus, attempts have been made to reduce the physique by using a magnet having a large magnetic flux, to improve the layout, and to improve the fuel efficiency of the automobile.
JP 2003-111313 A JP 2002-354721 A

しかしながら、モータは、ロータシャフトを磁路として用いるので、ロータシャフトから内部に磁束が漏れ、ボールスクリューに磁路が形成されることがあった。ボールスクリューに磁路が形成されると、ボールスクリューに作用する力が発生するが、この力が偏って作用するとボールスクリュー及びラック軸の寿命を低下させることがあった。
ボールスクリューに磁路が形成されることを防ぐためには、ロータシャフトを肉厚にしたり、ボールスクリューとロータシャフトとの間の距離(エアギャップ)を広くしたりすれば良いが、これらの対策を講じるとモータの外径が大きくなってしまうので好ましくない。また、ロータシャフトに磁路が形成されると、組付け時にロータシャフト内部に金属粉などのゴミが付着しやすくなり、そのゴミがラック軸の動きを悪化させる可能性があった。
この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レイアウト性が良く、操作感の良好な電動パワーステアリング装置を提供することである。
However, since the motor uses the rotor shaft as a magnetic path, magnetic flux may leak from the rotor shaft to the inside, and a magnetic path may be formed in the ball screw. When a magnetic path is formed in the ball screw, a force acting on the ball screw is generated. However, if this force acts unevenly, the life of the ball screw and the rack shaft may be reduced.
In order to prevent the magnetic path from being formed in the ball screw, the rotor shaft can be made thicker or the distance (air gap) between the ball screw and the rotor shaft can be increased. This is not preferable because the outer diameter of the motor increases. In addition, when a magnetic path is formed on the rotor shaft, dust such as metal powder easily adheres to the inside of the rotor shaft during assembly, and the dust may deteriorate the movement of the rack shaft.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus having a good layout and a good feeling of operation.

上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、ハウジング内に設けられた筒状のモータ固定子を有し、前記モータ固定子の内側には筒状のモータ回転子が回転自在に挿通され、前記モータ回転子の外周にはマグネットが配置され、前記モータ固定子に巻回された巻線を流れる電流に基づいて前記モータ回転子を軸線回りに回転させるモータと、前記モータ回転子に取り付けられ、前記モータ回転子と共に回転するピニオンと、前記ピニオンに噛み合うボールスクリューを備え、前記モータ回転子内を貫通するラック軸と、を有し、前記マグネットは、ハルバッハ着磁がされていることを特徴とする電動パワーステアリング装置とした。   The invention according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problems has a cylindrical motor stator provided in a housing, and a cylindrical motor rotor is rotatable inside the motor stator. A motor that is inserted into the outer periphery of the motor rotor, rotates the motor rotor about an axis based on a current flowing through a winding wound around the motor stator, and the motor rotation A pinion that is attached to the rotor and rotates together with the motor rotor, and a rack shaft that passes through the motor rotor, the ball screw meshing with the pinion, and the magnet is Halbach magnetized. It was set as the electric power steering device characterized by being.

請求項2に係る発明は、ハウジング内に設けられた筒状のモータ固定子を有し、前記モータ固定子の内側には筒状のモータ回転子が回転自在に挿通され、前記モータ回転子の外周にはマグネットが配置され、前記モータ固定子に巻回された巻線を流れる電流に基づいて前記モータ回転子を軸線回りに回転させるモータと、前記モータ回転子に取り付けられ、前記モータ回転子と共に回転するピニオンと、前記ピニオンに噛み合うボールスクリューを備え、前記モータ回転子内を貫通するラック軸と、を有し、前記マグネットは、極異方性を有するリング状マグネットであることを特徴とする電動パワーステアリング装置とした。   The invention according to claim 2 has a cylindrical motor stator provided in the housing, and a cylindrical motor rotor is rotatably inserted inside the motor stator, A magnet is disposed on the outer periphery, and a motor that rotates the motor rotor around an axis based on a current flowing through a winding wound around the motor stator, and a motor rotor that is attached to the motor rotor, A pinion that rotates together with the pinion and a rack shaft that penetrates the motor rotor, and the magnet is a ring-shaped magnet having polar anisotropy. The electric power steering device.

この電動パワーステアリング装置では、ラック軸の外周側に、モータのモータ回転子が配置され、モータ回転子の回転中心とラック軸の軸線とが一致するようになっている。さらに、モータ回転子は、外周面にマグネットが配設されている。マグネットは、その外表面に正弦波状の磁束密度分布が形成されるように着磁されている。このように着磁されたマグネットは、その内周面には磁束が発生しないので、モータ回転子からラック軸に磁束が漏れることはない。   In this electric power steering apparatus, the motor rotor of the motor is disposed on the outer peripheral side of the rack shaft so that the rotation center of the motor rotor coincides with the axis of the rack shaft. Further, the motor rotor is provided with a magnet on the outer peripheral surface. The magnet is magnetized so that a sinusoidal magnetic flux density distribution is formed on the outer surface thereof. Since the magnet magnetized in this way does not generate magnetic flux on its inner peripheral surface, magnetic flux does not leak from the motor rotor to the rack shaft.

請求項3に係る発明は、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、前記マグネットは、複数の極を有し、前記極は配向が段階的に異なる5個以上のセグメントからなることを特徴とする。
この電動パワーステアリング装置では、複数の極を有するマグネットがハルバッハ着磁されている場合に、1つの極は、磁化の配向が段階的に異なる5個以上のセグメントからなるようにしたので、マグネットの外周面の磁束密度分布が滑らかな正弦波状になる。ここで、セグメント数が5個未満の場合には、セグメント間の配向の差が大きくなるので、磁束密度分布が従来のような台形波状に近づき、コギングトルクが増える。なお、セグメント数が5個よりも多くなっても磁束密度分布の形状には、ほとんど変化がないので、セグメント数が5個以上であれば、同じ作用及び効果が得られる。
According to a third aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the first aspect, the magnet has a plurality of poles, and the poles include five or more segments whose orientations are different in stages. And
In this electric power steering apparatus, when a magnet having a plurality of poles is magnetized by Halbach, one pole is made up of five or more segments having different magnetization orientations. The magnetic flux density distribution on the outer peripheral surface becomes a smooth sine wave. Here, when the number of segments is less than 5, the difference in orientation between the segments becomes large, so that the magnetic flux density distribution approaches a trapezoidal wave shape as in the conventional case, and the cogging torque increases. Note that even if the number of segments is more than five, the shape of the magnetic flux density distribution hardly changes. Therefore, if the number of segments is five or more, the same operation and effect can be obtained.

本発明によれば、ラック軸と同軸にモータのモータ回転子を設け、モータ回転子のマグネットをハルバッハ型のマグネット、又は極異方性を有するリング状マグネットとしたので、ロータ回転子の内側に磁束が漏れることを防止できる。このため、ラック軸の磁化が防止され、ラック軸の高寿命化が図れる。また、ラック軸とロータ回転子との間の距離を小さくすることができるので、電動パワーステアリング装置を小型化できる。電動パワーステアリング装置が小型化すると、車両におけるレイアウトの自由度が高くなり、例えば、緩衝隙間などを形成しやすくなる。   According to the present invention, the motor rotor of the motor is provided coaxially with the rack shaft, and the magnet of the motor rotor is a Halbach magnet or a ring-shaped magnet having polar anisotropy. Magnetic flux can be prevented from leaking. For this reason, the magnetization of the rack shaft is prevented, and the life of the rack shaft can be extended. In addition, since the distance between the rack shaft and the rotor rotor can be reduced, the electric power steering apparatus can be reduced in size. When the electric power steering device is downsized, the degree of freedom of layout in the vehicle increases, and for example, a buffer gap is easily formed.

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように電動パワーステアリング装置1は、一対のタイヤ2のそれぞれにラックアームなどを介して接続される細長のラック軸4と、ラック軸4をその軸線方向に進退移動させるモータ5とを有しており、車体の前側に取り付けられている。
モータ5は、略筒状のモータハウジング6を有し、モータハウジング6は、ラックハウジング7に固定されている。ラックハウジング7はラック軸4を収容するもので、車体側に固定されている。モータハウジング6の内周面には、モータ固定子であるステータ10が固定されている。ステータ10は、電磁鋼板を積層させた環状のステータコア11を有し、このステータコア11に形成されている複数のスロットのそれぞれには、巻線が巻回され、コイル12が形成されている。巻線の端部は、ターミナル8に接続されている。ターミナル8は、モータハウジング6を貫通し、外部に引き出されており、通電用のソケットが接続できるようになっている。このようなステータ10の内周側には、モータ回転子であるロータ13が挿入されている。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 includes an elongated rack shaft 4 connected to each of a pair of tires 2 via a rack arm and the like, and a motor 5 that moves the rack shaft 4 forward and backward in the axial direction thereof. It is attached to the front side of the vehicle body.
The motor 5 has a substantially cylindrical motor housing 6, and the motor housing 6 is fixed to a rack housing 7. The rack housing 7 accommodates the rack shaft 4 and is fixed to the vehicle body side. A stator 10 that is a motor stator is fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 6. The stator 10 has an annular stator core 11 in which electromagnetic steel plates are laminated. A winding 12 is wound around each of a plurality of slots formed in the stator core 11 to form a coil 12. The end of the winding is connected to the terminal 8. The terminal 8 penetrates the motor housing 6 and is drawn out to the outside so that a socket for energization can be connected. A rotor 13 as a motor rotor is inserted on the inner peripheral side of the stator 10.

ロータ13は、ステータ10と同軸上に配置される筒状のロータシャフト14を有している。ロータシャフト14の一端部は、ベアリング15でラックハウジング7に回転自在に支持されている。ロータシャフト14の外周面には、マグネット17が接着されている。マグネット17と、ステータ10との間には、所定の隙間が形成されている。図3に示すように、マグネット17は、一定の配向を持つように着磁された複数のセグメントマグネット18を連結して環状にしたハルバッハ型マグネットである。各セグメントマグネット18は、図3に矢印で示すような向きに着磁されている。すなわち、図3において、セグメントマグネット18は、6極のリング状マグネットであり、1つの磁極は5つのセグメントマグネット18からなる。セグメントマグネット18は、隣り合うセグメントマグネット18と磁束の向きが異なるように着磁されており、S極又はN極から磁束の向きが段階的に変向されている。   The rotor 13 has a cylindrical rotor shaft 14 disposed coaxially with the stator 10. One end of the rotor shaft 14 is rotatably supported on the rack housing 7 by a bearing 15. A magnet 17 is bonded to the outer peripheral surface of the rotor shaft 14. A predetermined gap is formed between the magnet 17 and the stator 10. As shown in FIG. 3, the magnet 17 is a Halbach magnet in which a plurality of segment magnets 18 magnetized so as to have a certain orientation are connected to form an annular shape. Each segment magnet 18 is magnetized in the direction shown by the arrow in FIG. That is, in FIG. 3, the segment magnet 18 is a six-pole ring magnet, and one magnetic pole is composed of five segment magnets 18. The segment magnet 18 is magnetized so that the direction of the magnetic flux differs from that of the adjacent segment magnet 18, and the direction of the magnetic flux is changed stepwise from the S pole or the N pole.

ここで、図4に、セグメントマグネット18の磁束の向きに対する磁束密度分布の変化を示す。この図において、横軸は、セグメントマグネット18の配置と、各セグメントマグネット18の磁束の向きとを示し、縦軸は、マグネット17の表面又は裏面における磁束密度の分布を示している。
図4中の上側に示すように、マグネット17の表面(外周面)の磁束は、セグメントマグネット18が着磁された方向に応じて滑らかに変化しており、全体として正弦波状になっている。磁束密度は、N極の中央に相当する位置で最大値になり、S極の中央に相当する位置で最小値になる。なお、図中の破線は、従来のラジアル型のマグネットにおける表面の磁束密度分布を示すものである。ラジアル型のマグネットでは、磁束密度分布は台形波状になっており、実線で示す曲線部分から破線で示す直線部分に切り替わる際にコギングトルクが発生していた。
一方、図4中の下側に示すように、マグネット17では、裏面(内周面)に磁束が発生しない。従来のラジアル型のマグネットでは、破線で示すように、台形状の磁束密度分布が発生している。
Here, FIG. 4 shows a change in the magnetic flux density distribution with respect to the direction of the magnetic flux of the segment magnet 18. In this figure, the horizontal axis indicates the arrangement of the segment magnets 18 and the direction of the magnetic flux of each segment magnet 18, and the vertical axis indicates the distribution of magnetic flux density on the front or back surface of the magnet 17.
As shown on the upper side in FIG. 4, the magnetic flux on the surface (outer peripheral surface) of the magnet 17 changes smoothly according to the direction in which the segment magnet 18 is magnetized, and has a sinusoidal shape as a whole. The magnetic flux density has a maximum value at a position corresponding to the center of the N pole, and a minimum value at a position corresponding to the center of the S pole. In addition, the broken line in a figure shows the magnetic flux density distribution of the surface in the conventional radial type magnet. In the radial type magnet, the magnetic flux density distribution has a trapezoidal wave shape, and a cogging torque is generated when switching from a curved line portion indicated by a solid line to a straight line portion indicated by a broken line.
On the other hand, as shown on the lower side in FIG. 4, the magnet 17 does not generate magnetic flux on the back surface (inner peripheral surface). In a conventional radial magnet, a trapezoidal magnetic flux density distribution is generated as indicated by a broken line.

さらに、図5に、6極のマグネット17における1極当たりのセグメントマグネット18の数と、基本波成分の含有率との関係を示す。基本波成分の含有率は、この値が大きいほど磁束密度の分布が正弦波状になることを示す指標である。図5に示すように、セグメントマグネット18の数が5個で基本波成分の含有率が85%に達し、これ以上ではセグメントマグネット18の数が増えても基本波成分の含有率は略一定になっている。つまり、本実施の形態のように、6極のハルバッハ型を採用する場合のセグメントマグネット18の数は、5個以上であることが好ましい。これは、5個以上であれば、磁束密度分布が正弦波に近づき、コギングトルクを小さくすることができるが、5個未満であれば基本波成分の含有率が低くなり、磁束密度分布が台形波に近づいてコギングトルクが大きくなるからである。そして、5個以上であれば、磁束密度分布が略一定になり、同様の性能が得られる。   FIG. 5 shows the relationship between the number of segment magnets 18 per pole in the six-pole magnet 17 and the content of the fundamental wave component. The content rate of the fundamental wave component is an index indicating that the larger the value is, the more the magnetic flux density distribution becomes sinusoidal. As shown in FIG. 5, when the number of segment magnets 18 is five and the content rate of the fundamental wave component reaches 85%, the content rate of the fundamental wave component is substantially constant even when the number of segment magnets 18 is increased. It has become. That is, it is preferable that the number of the segment magnets 18 when the 6-pole Halbach type is employed as in the present embodiment is 5 or more. If the number is five or more, the magnetic flux density distribution approaches a sine wave and the cogging torque can be reduced. However, if the number is less than five, the content of the fundamental wave component is low, and the magnetic flux density distribution is trapezoidal. This is because the cogging torque increases as the wave approaches. And if it is five or more, magnetic flux density distribution will become substantially constant and the same performance will be acquired.

また、図2に示すように、マグネット17を備えるロータ13には、ピニオンであるボールスクリューナット21が取り付けられている。ボールスクリューナット21は、ロータシャフト14の他端部に固定されており、ロータシャフト14の長さ方向に沿って延びている。ボールスクリューナット21の外周面は、アンギュラベアリング16で回転自在に支持されている。アンギュラベアリング16は、ラックハウジング7内周にベアリングナット16aによって固定されている。また、ボールスクリューナット21の内周には、ネジ溝22が刻まれている。このネジ溝22には、ラック軸4に設けられたボールスクリュー23が螺入されている。ラック軸4は、ボールスクリューナット21及びロータシャフト14を貫通し、タイヤ2(図1参照)に連結されている。   Further, as shown in FIG. 2, a ball screw nut 21 that is a pinion is attached to the rotor 13 including the magnet 17. The ball screw nut 21 is fixed to the other end of the rotor shaft 14 and extends along the length direction of the rotor shaft 14. The outer peripheral surface of the ball screw nut 21 is rotatably supported by an angular bearing 16. The angular bearing 16 is fixed to the inner periphery of the rack housing 7 by a bearing nut 16a. Further, a thread groove 22 is carved on the inner periphery of the ball screw nut 21. A ball screw 23 provided on the rack shaft 4 is screwed into the screw groove 22. The rack shaft 4 passes through the ball screw nut 21 and the rotor shaft 14 and is connected to the tire 2 (see FIG. 1).

なお、図1に示すように、モータ5は、制御装置30に接続されている。制御装置30は、ステアリングホイール31の回転方向及び回転量をレゾルバ32(センサ)で検出した結果に基づいてモータ5の回転方向及び回転量を制御するように構成されている。ここで、レゾルバ32は、図2において、ベアリング15の近傍に配置されており、ラック軸4と共に回転するレゾルバロータと、モータハウジング6に固定され、レゾルバロータの回転位置を検出するレゾルバステータとから構成され、その誘起電圧により、モータ5の回転方向及び回転量を検出している。
また、図1に示すステアリングホイール31は、ステアリングコラム33に回転自在に支持されており、ステアリングホイール31の回転は、ラック軸4に機械的に伝達されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the motor 5 is connected to the control device 30. The control device 30 is configured to control the rotation direction and the rotation amount of the motor 5 based on the result of detecting the rotation direction and the rotation amount of the steering wheel 31 by the resolver 32 (sensor). Here, the resolver 32 is disposed in the vicinity of the bearing 15 in FIG. 2, and includes a resolver rotor that rotates together with the rack shaft 4, and a resolver stator that is fixed to the motor housing 6 and detects the rotational position of the resolver rotor. The rotational direction and amount of rotation of the motor 5 are detected by the induced voltage.
Further, the steering wheel 31 shown in FIG. 1 is rotatably supported by the steering column 33, and the rotation of the steering wheel 31 is mechanically transmitted to the rack shaft 4.

次に、電動パワーステアリング装置1の作用について図1から図5を参照して説明する。
ステアリングホイール31が操作されると、その回転方向及び回転量に応じて制御装置30からモータ5に通電される。電流は、ステータ10のコイル12に流れ、ここに磁束を発生させる。磁束は、ステータ10とマグネット17との間を流れ、マグネット17に駆動力が発生する。これによって、ロータシャフト14が中心軸回りに回転し、ロータシャフト14に取り付けられているボールスクリューナット21も一体的に回転する。ボールスクリューナット21が回転すると、その内面に螺着されているボールスクリュー23が回転しつつ軸線方向に移動させられる。その結果、ラック軸4が回転しながら移動し、ステアリングホイール31によって機械的に移動させられるラック軸4の動きがアシストされ、タイヤ2が所定方向に転舵される。
Next, the operation of the electric power steering apparatus 1 will be described with reference to FIGS.
When the steering wheel 31 is operated, the motor 5 is energized from the control device 30 according to the direction and amount of rotation. The current flows through the coil 12 of the stator 10 and generates a magnetic flux therein. The magnetic flux flows between the stator 10 and the magnet 17, and a driving force is generated in the magnet 17. Thereby, the rotor shaft 14 rotates around the central axis, and the ball screw nut 21 attached to the rotor shaft 14 also rotates integrally. When the ball screw nut 21 rotates, the ball screw 23 screwed to the inner surface of the ball screw nut 21 rotates and is moved in the axial direction. As a result, the rack shaft 4 moves while rotating, assisting the movement of the rack shaft 4 that is mechanically moved by the steering wheel 31, and the tire 2 is steered in a predetermined direction.

この実施の形態によれば、モータ5のロータ13に使用されるマグネット17をハルバッハ型にしたので、ロータ13の内側に磁束が漏れることがなく、ボールスクリュー23に磁路が形成されなくなる。したがって、ボールスクリュー23に不必要な力が作用することがなくなり、ボールスクリュー23及びラック軸4の耐久性が向上する。
また、マグネット17の内側に磁束が発生しないので、ロータ13の内側に磁束が漏れないようにロータシャフト14の肉厚を大きくする必要がなくなり、モータ5を小型化できると共に、ロータ13のイナーシャを抑制することができる。さらに、ロータシャフト14とボールスクリュー23との間に大きな隙間を確保する必要もない。したがって、モータ5を小径化することができる。これらのことから、電動パワーステアリング装置1を小型化、軽量化でき、車体に対するレイアウトの自由度が高まる。
また、車両の衝突時の衝撃を吸収して乗員を保護するために、エンジンと電動パワーステアリング装置1との間に緩衝隙間(クラッシュゾーン)が設けられることが多いが、電動パワーステアリング装置1を小型にすることで、このような緩衝隙間を確保し易くなる。さらに、図1に示すように、路面から電動パワーステアリング装置1までの距離hを十分に確保することができる。
According to this embodiment, since the magnet 17 used for the rotor 13 of the motor 5 is of the Halbach type, magnetic flux does not leak inside the rotor 13, and a magnetic path is not formed in the ball screw 23. Therefore, unnecessary force does not act on the ball screw 23, and the durability of the ball screw 23 and the rack shaft 4 is improved.
Further, since no magnetic flux is generated inside the magnet 17, it is not necessary to increase the thickness of the rotor shaft 14 so that the magnetic flux does not leak inside the rotor 13, the motor 5 can be downsized, and the inertia of the rotor 13 can be reduced. Can be suppressed. Furthermore, it is not necessary to secure a large gap between the rotor shaft 14 and the ball screw 23. Therefore, the diameter of the motor 5 can be reduced. For these reasons, the electric power steering apparatus 1 can be reduced in size and weight, and the degree of freedom in layout with respect to the vehicle body is increased.
Further, in order to absorb a shock at the time of a vehicle collision and protect an occupant, a buffer gap (crash zone) is often provided between the engine and the electric power steering device 1. By making it small, it becomes easy to ensure such a buffer gap. Furthermore, as shown in FIG. 1, a sufficient distance h from the road surface to the electric power steering apparatus 1 can be secured.

また、マグネット17をハルバッハ型にしたので、マグネット表面における磁束密度の分布を滑らかな正弦波状にすることができるので、従来のマグネットのように台形波状となる場合に比べて、コギングトルクを低減させることができる。このようにコギングトルクを低減させると、ステアリングホイール31の直進性が向上し、車両の高速運転時の操舵フィーリングを向上させることができる。さらに、従来のモータにおいては、コギングトルクを減少させるためにマグネットをスキューさせることがあったが、この場合にはコギングトルクは減少するものの出力が減少してしまう。しかしながら、本実施の形態では、このような出力の減少は生じない。つまり、着磁のみが異なるマグネット17と従来のラジアル型マグネットとを比較した場合に、マグネット17は、図5に示すように磁束密度分布が正弦波状になることで、コギングトルクが減少すると共に、磁束密度分布のピーク値が高くなるので出力が増加する。具体的には、マグネット17の方が20%エネルギを大きくすることができる。このため、同一のエネルギを発生させる場合には、マグネット17を使用した方がモータ5を小型にすることができる。   In addition, since the magnet 17 is a Halbach type, the magnetic flux density distribution on the magnet surface can be made into a smooth sine wave shape, so that the cogging torque can be reduced as compared with the case of a trapezoidal wave shape like a conventional magnet. be able to. When the cogging torque is reduced in this way, the straightness of the steering wheel 31 is improved, and the steering feeling during high-speed driving of the vehicle can be improved. Furthermore, in the conventional motor, the magnet is sometimes skewed in order to reduce the cogging torque. In this case, although the cogging torque is reduced, the output is reduced. However, in this embodiment, such a decrease in output does not occur. That is, when comparing a magnet 17 that differs only in magnetization and a conventional radial magnet, the magnet 17 has a sinusoidal magnetic flux density distribution as shown in FIG. Since the peak value of the magnetic flux density distribution increases, the output increases. Specifically, the magnet 17 can increase the energy by 20%. For this reason, when the same energy is generated, the motor 5 can be made smaller by using the magnet 17.

ここで、モータ5のロータ13として使用されるマグネットは、図6に示すような極異方性を有するマグネット40であっても良い。このマグネット40は、マグネット40内の隣接する異極間を曲線で結んだ異方性方向を有する6極のリング状マグネットである。このようなマグネット40は、磁極間で正弦波的な磁束密度の分布が得られるので、ロータ13の内側に磁束が漏れることがなくなる。また、ピーク位置では大きな磁束密度が得られる。したがって、このマグネット40を備えるモータ5、及び電動パワーステアリング装置1は、前記と同様の効果を得ることができる。   Here, the magnet used as the rotor 13 of the motor 5 may be a magnet 40 having polar anisotropy as shown in FIG. The magnet 40 is a six-pole ring magnet having an anisotropic direction in which adjacent different poles in the magnet 40 are connected by a curve. Such a magnet 40 provides a sinusoidal distribution of magnetic flux density between the magnetic poles, so that the magnetic flux does not leak inside the rotor 13. A large magnetic flux density is obtained at the peak position. Therefore, the motor 5 including the magnet 40 and the electric power steering apparatus 1 can obtain the same effects as described above.

なお、本発明は前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、マグネット17,40の極数は、6極に限定されずに、2極や、8極でも良い。
電動パワーステアリング装置1は、ロータ13と、ラック軸4とが同軸上に配置されていれば良く、ボールスクリューナット21やボールスクリュー23の配置は、図2に示すものに限定されない。
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール31とラック軸4とが機械的に分離された構成であっても良い。
Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
For example, the number of poles of the magnets 17 and 40 is not limited to six but may be two or eight.
In the electric power steering apparatus 1, the rotor 13 and the rack shaft 4 need only be arranged coaxially, and the arrangement of the ball screw nut 21 and the ball screw 23 is not limited to that shown in FIG.
The electric power steering apparatus 1 may have a configuration in which the steering wheel 31 and the rack shaft 4 are mechanically separated.

本発明の実施の形態における電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of an electric power steering device in an embodiment of the invention. モータに係る部分の概略構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a schematic structure of a portion concerning a motor. モータの回転軸に垂直な断面図であって、ハルバッハ着磁されたマグネットの構成を示す図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of a motor, Comprising: It is a figure which shows the structure of the magnet magnetized by Halbach. セグメントマグネットの配向と、マグネットの磁束密度の分布との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between orientation of a segment magnet, and distribution of the magnetic flux density of a magnet. 1極あたりのセグメントマグネットの数と基本波成分含有量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of segment magnets per pole, and fundamental wave component content. 極異方性を有する6極のリングマグネットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 6 pole ring magnet which has polar anisotropy.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動パワーステアリング装置
4 ラック軸
5 モータ
6 ハウジング
10 ステータ(モータ固定子)
13 ロータ(モータ回転子)
17,40 マグネット
18 セグメントマグネット
21 ボールスクリューナット(ピニオン)
23 ボールスクリュー

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power steering apparatus 4 Rack shaft 5 Motor 6 Housing 10 Stator (motor stator)
13 Rotor (motor rotor)
17, 40 Magnet 18 Segment magnet 21 Ball screw nut (pinion)
23 Ball screw

Claims (3)

ハウジング内に設けられた筒状のモータ固定子を有し、前記モータ固定子の内側には筒状のモータ回転子が回転自在に挿通され、前記モータ回転子の外周にはマグネットが配置され、前記モータ固定子に巻回された巻線を流れる電流に基づいて前記モータ回転子を軸線回りに回転させるモータと、
前記モータ回転子に取り付けられ、前記モータ回転子と共に回転するピニオンと、
前記ピニオンに噛み合うボールスクリューを備え、前記モータ回転子内を貫通するラック軸と、
を有し、前記マグネットは、ハルバッハ着磁がされていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A cylindrical motor stator provided in the housing, a cylindrical motor rotor is rotatably inserted inside the motor stator, and a magnet is disposed on the outer periphery of the motor rotor; A motor for rotating the motor rotor around an axis based on a current flowing through a winding wound around the motor stator;
A pinion attached to the motor rotor and rotating together with the motor rotor;
A rack screw that meshes with the pinion, and a rack shaft that passes through the motor rotor;
An electric power steering apparatus, wherein the magnet is magnetized by Halbach.
ハウジング内に設けられた筒状のモータ固定子を有し、前記モータ固定子の内側には筒状のモータ回転子が回転自在に挿通され、前記モータ回転子の外周にはマグネットが配置され、前記モータ固定子に巻回された巻線を流れる電流に基づいて前記モータ回転子を軸線回りに回転させるモータと、
前記モータ回転子に取り付けられ、前記モータ回転子と共に回転するピニオンと、
前記ピニオンに噛み合うボールスクリューを備え、前記モータ回転子内を貫通するラック軸と、
を有し、前記マグネットは、極異方性を有するリング状マグネットであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A cylindrical motor stator provided in the housing, a cylindrical motor rotor is rotatably inserted inside the motor stator, and a magnet is disposed on the outer periphery of the motor rotor; A motor for rotating the motor rotor around an axis based on a current flowing through a winding wound around the motor stator;
A pinion attached to the motor rotor and rotating together with the motor rotor;
A rack screw that meshes with the pinion, and a rack shaft that passes through the motor rotor;
And the magnet is a ring-shaped magnet having polar anisotropy.
前記マグネットは、複数の極を有し、前記極は配向が段階的に異なる5個以上のセグメントからなることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。

2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the magnet has a plurality of poles, and the poles include five or more segments whose orientations are different in stages.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007221911A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Asmo Co Ltd Rotor and motor
KR100910597B1 (en) 2007-11-13 2009-08-03 연세대학교 산학협력단 Stiffness generating apparatus using halbach array
WO2013177899A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 天津工业大学 Halbach array permanent magnet, high-efficiency, energy-saving, textile-manufacturing motor
WO2015082528A3 (en) * 2013-12-06 2016-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Rotor for an electric machine
CN106246784A (en) * 2016-09-27 2016-12-21 北京理工大学 A kind of eddy-current damping magnetic spring based on multiple halbach permanent magnet arrays

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007221911A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Asmo Co Ltd Rotor and motor
KR100910597B1 (en) 2007-11-13 2009-08-03 연세대학교 산학협력단 Stiffness generating apparatus using halbach array
WO2013177899A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 天津工业大学 Halbach array permanent magnet, high-efficiency, energy-saving, textile-manufacturing motor
WO2015082528A3 (en) * 2013-12-06 2016-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Rotor for an electric machine
CN106246784A (en) * 2016-09-27 2016-12-21 北京理工大学 A kind of eddy-current damping magnetic spring based on multiple halbach permanent magnet arrays

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