JP2008017552A - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部分コア間の繋ぎ目の隙間が小さく、その隙間に起因する磁気抵抗が大きくなることがないステータの分割積層コアを備えるモータの提供。
【解決手段】ティース部分３ａ毎にヨーク部分３ｃで分割された形状にエネルギービームにより裁断された電磁鋼板が積層されて部分コアＡ，Ｂが形成され、形成された複数の部分コアＡ，Ｂが円筒形状に組み立てられたコアを有するステータを備えるモータ。電磁鋼板は、裁断時にエネルギービームを照射された側の面を揃えて積層され、ステータのコアは、隣合う部分コアＡ，Ｂの電磁鋼板の積層方向を交互に相違させて組み立てられている構成である。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステータが分割積層コアを有するモータ、及び該モータを操舵補助用に備え、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じて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。

運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用のモータを駆動制御するものである。

このような電動パワーステアリング装置では、操舵補助用のモータには、高出力化に対応する為、近年、ブラシレスモータが採用されるようになって来ている。ブラシレスモータは、ロータに永久磁石を備え、ステータに回転磁界を発生させる波形形成回路を、ロータの（回転）位置に基づき制御することにより、ロータを回転させるモータであり、ブラシが無いので、ブラシによる損失、機械的なノイズ及びブラシによる電気的なノイズは発生しない。

電動パワーステアリング装置の操舵補助用のブラシレスモータでは、ステータが分割積層コアを有する場合が多い。この場合、ティース部分毎にヨーク部分で分割された形状にレーザビーム（エネルギービーム）により裁断された電磁鋼板を多数積層し、適当箇所を溶接固定又はかしめ固定して部分コアを形成し、形成した部分コアを円筒形状に組み立てて、分割積層コアを製作している。

特許文献１には、金属板スタックが、中央穴の領域に、半径方向にてアンダーカットされている輪郭線を有する固定要素を備えている電気機械が開示されている。
特開２００４−３２９９４号公報

上述したように、電磁鋼板をレーザビーム（エネルギービーム）により裁断した場合、その切断面は、図５に示すように、レーザビームを照射された側の幅が最も大きいテーパ形状（図５では片面を省略）となる。その為、切断面を考慮せずに、このような電磁鋼板を積層して部分コアを形成し、形成した複数の部分コアを円筒形状に組み立てて、ステータの分割積層コアを製作した場合、部分コア間の繋ぎ目の隙間が大きくなって、磁気抵抗が大きくなり、モータ特性に悪影響を与えるという問題がある。

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、第１発明では、部分コア間の繋ぎ目の隙間が小さく、その隙間に起因する磁気抵抗が大きくなることがないステータの分割積層コアを備えるモータを提供することを目的とする。
第２発明では、第１発明に記載されたモータを操舵補助用のモータとして備え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。

第１発明に係るモータは、ティース部分毎にヨーク部分で分割された形状にエネルギービームにより裁断された電磁鋼板が積層されて部分コアが形成され、形成された複数の部分コアが円筒形状に組み立てられたコアを有するステータを備えるモータにおいて、前記電磁鋼板は、裁断時にエネルギービームを照射された側の面を揃えて積層され、前記コアは、隣合う部分コアの電磁鋼板の積層方向を交互に相違させて組み立てられていることを特徴とする。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の請求項１に記載されたモータとを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに応じて前記モータを駆動し、操舵補助するように構成してあることを特徴とする。

第１発明に係るモータによれば、電磁鋼板は、裁断時にエネルギービームを照射された側の面を揃えて積層され、ステータのコアは、隣合う部分コアの電磁鋼板の積層方向を交互に相違させて組み立てられているので、部分コア間の繋ぎ目の隙間が小さく、その隙間に起因する磁気抵抗が大きくなることがないステータの分割積層コアを備えるモータを実現することができる。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが、車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出し、操舵補助用の請求項１に記載されたモータを備え、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じてモータを駆動し操舵補助するので、第１発明に記載されたモータを操舵補助用のモータとして備える電動パワーステアリング装置を実現することができる。

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構成を示す模式図である。この電動パワーステアリング装置は、例えば舵取りの為の操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）６７と、操舵部材６７の操舵に応じて駆動される操舵補助用のブラシレスモータであるモータ５２と、モータ５２の回転を減速歯車機構６８を介して舵取機構６３，６３に伝える伝動手段６４と、モータ５２を駆動制御する駆動制御装置５１とを備えている。操舵部材６７は、入力軸６６に連結されている。

伝動手段６４は、入力軸６６に図示しないトーションバーを介して連結される出力軸６９と、出力軸６９にユニバーサルジョイントを介して連結される連結軸７０と、連結軸７０にユニバーサルジョイントを介して連結されるピニオン軸６１と、ピニオン軸６１のピニオンに噛合するラック歯を有し、左右の操向輪７１，７１に舵取機構６３，６３を介して連結されるラック軸６２とを備えている。入力軸６６及び伝動手段６４は操舵軸６５を構成している。

入力軸６６の周りには、操舵部材６７を操作することにより入力軸６６に加わる操舵トルク値を、トーションバーに生じる捩れによって検出するトルクセンサ５３が配置されており、トルクセンサ５３が検出した操舵トルク値に基づいて、駆動制御装置５１が操舵補助用のモータ５２を駆動制御するように構成してある。
減速歯車機構６８は、モータ５２の出力軸に繋がるウォームと、出力軸６９の途中に嵌合されるウォームホイールとを備えており、モータ５２の回転をウォーム及びウォームホイールから出力軸６９に伝達するように構成してある。

このような構成の電動パワーステアリング装置では、操舵部材６７の操作による舵取り操作力を入力軸６６、トーションバー（図示せず）、出力軸６９、連結軸７０、及びピニオン軸６１を介してラック軸６２に伝達し、ラック軸６２を軸長方向へ移動させ、舵取機構６３，６３を作動させる。また、それと共に、トルクセンサ５３が検出した操舵トルク値に基づき、駆動制御装置５１がモータ５２を駆動制御し、モータ５２の駆動力を出力軸６９に伝達することにより、運転者の操舵力を補助し労力負担を軽減する。

図２は、本発明に係るモータの実施の形態であるモータ５２の回転軸を通る平面における側縦断面図である。
モータ５２は、上述したようにブラシレスモータであり、有底円筒形状のモータケース１が、ステータコア３の外周面を内周面で支持し、一方側に設けられた底１ｄの中央部には貫通孔が設けられている。ステータコア３には、ステータコイル５が巻かれてステータを構成している。ステータコア３は、電磁鋼板により構成され、図３の横断面図（ステータコイル５は図示省略）に示すように、１２個のスロットを有している。

回転軸７のステータコイル５に対向する位置には、ロータヨーク９が周設されており、ロータヨーク９の外周面には、図３の横断面図に示すように、１０極の永久磁石１１がリング状に貼付けられている。ロータヨーク９及び永久磁石１１全体は、保護管１０に収納され、ロータを構成している。
ステータコア３は、図４（ａ）に示すような、ティース部分３ａ毎にスロット部分３ｂの最深部に当たるヨーク部分３ｃで分割された形状の電磁鋼板を複数枚積層し固定して、部分コアを形成し、形成した１２個の部分コアを円筒形状に組み立てて製作される。但し、組み立てる前に部分コアのティースにコイルが集中巻きにされる。

図４（ａ）に示すような、ステータコア３の隣合う部分コアＡ，Ｂは、図４（ｂ）に示すように、電磁鋼板が、裁断時にレーザビーム（エネルギービーム）を照射された側の面（図５参照）を、部分コアＡでは表側（図では上方）に、部分コアＢでは裏側（図では下方）にそれぞれ揃えて積層されている。これにより、隣合う部分コアＡ，Ｂの繋ぎ目の断面は、部分コアＡの凸部分が部分コアＢの凹部分に、部分コアＡの凹部分が部分コアＢの凸部分にそれぞれ当接又は近接するようにすることができ、繋ぎ目の隙間を小さくすることができる。

モータケース１の他方側の開口部は、ブラケット２が塞いでおり、ブラケット２は、その中央部に設けられた貫通孔の内周面で、回転軸７の他方側である出力軸側軸受８を支持している。
回転軸７の一方側である反出力軸側軸受１８は、有底円筒形状のエンドハウジング２０の他方側の底中央部に設けられた貫通孔の内周面で支持されている。エンドハウジング２０は、一方側の端部に鍔部が周設されており、この鍔部がモータケース１の底１ｄに当接する迄、開口部から圧入又は挿入されている。
エンドハウジング２０の円筒部の外周面には、バスバーハウジング１４が周設され、エンドハウジング２０の円筒部の内部には、ロータの回転位置を検出するレゾルバ（回転角センサ）１２のレゾルバロータ１９と、その外周部に設けられたレゾルバステータ１６とが収納されている。

レゾルバ１２の電源供給線及び信号線は、コネクタ１３により駆動制御装置５１と接続され、コネクタ１３は、エンドカバー２１に設けられた孔に着設されたグロメット１７に挿設されている。
モータケース１の周面の一方側の底１ｄに隣接する側には、駆動制御装置５１と接続する為のコネクタ２３が突設されている。コネクタ２３のモータ側各端子は、モータケース１の外周面に設けられた孔を貫通して、モータケース１内に突出し、バスバー１５の各端子にネジ２２で各ネジ止めされている。

エンドカバー２１は、モータケース１の底１ｄと略重なる形状で、モータケース１の底１ｄ、エンドハウジング２０及びレゾルバ１２を覆って、異物混入を防止する。エンドカバー２１は、周縁部に設けられた３つの孔、及びこの３つの孔に各対応してモータケース１の底１ｄに設けられた３つの孔を貫通した各ネジ２４により、エンドハウジング２０に設けられた３つのネジ穴にネジ止めされている。

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構成を示す模式図である。 本発明に係るブラシレスモータの実施の形態の構成を示す側縦断面図である。 ロータ及びステータコアの断面形状例を示す横断面図である。 ステータコアの隣合う部分コアの繋ぎ方を例示する説明図である。 レーザビームで裁断された電磁鋼板の切断面の例を示す断面図である。

符号の説明

１ モータケース、１ｄ （モータケースの）底、２ ブラケット、３ ステータコア、３ａ ティース部分、３ｂ スロット部分、３ｃ ヨーク部分、５ ステータコイル、７ 回転軸（シャフト）、８ 出力軸側軸受、９ ロータ（ヨーク）、１１ 永久磁石、１４ バスバーハウジング、１５ バスバー、１８ 反出力軸側軸受、２０ エンドハウジング、２１ エンドカバー、２３ コネクタ、５１ 駆動制御装置、５２ モータ（ブラシレスモータ）、５３ トルクセンサ、６７ 操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）。

Claims (2)

1. ティース部分毎にヨーク部分で分割された形状にエネルギービームにより裁断された電磁鋼板が積層されて部分コアが形成され、形成された複数の部分コアが円筒形状に組み立てられたコアを有するステータを備えるモータにおいて、
   前記電磁鋼板は、裁断時にエネルギービームを照射された側の面を揃えて積層され、前記コアは、隣合う部分コアの電磁鋼板の積層方向を交互に相違させて組み立てられていることを特徴とするモータ。
2. 車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の請求項１に記載されたモータとを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに応じて前記モータを駆動し、操舵補助するように構成してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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