JP2008141803A - Brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、界磁を形成するための永久磁石を備えるブラシレスモータに関し、より詳しくは車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor including a permanent magnet for forming a field, and more particularly to a brushless motor used in an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle.
従来から、運転者がハンドル(ステアリングホイール)に加える操舵トルクに応じてブラシレスモータなどの電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been used an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor such as a brushless motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver.
このような電動パワーステアリング装置に通常使用されるブラシレスモータは、巻線(コイル)が設けられた固定子(ステータ)と永久磁石が設けられた回転子(ロータ)とを備えた永久磁石電動モータであって、3相電力で駆動されるものが多い。 A brushless motor normally used in such an electric power steering apparatus is a permanent magnet electric motor including a stator (stator) provided with windings (coils) and a rotor (rotor) provided with permanent magnets. However, many are driven by three-phase power.
また、この固定子の巻線は、各相毎に通常複数が設けられている。これらの巻線は典型的には各相毎に直列に接続されることが多い。例えば、永久磁石の極数(以下単に「極数」という)が8であり、固定子(ステータ)に設けられる突極(ティース)の数(この数は突極間の空隙の数に等しいので以下「スロット数」とも呼ぶ)が9である電動パワーステアリング装置に使用される従来の電動モータには、各相毎に3つの巻線がそれぞれ直列に接続される構成のものがある(特許文献1を参照)。 In addition, a plurality of stator windings are usually provided for each phase. These windings are typically connected in series for each phase. For example, the number of poles of a permanent magnet (hereinafter simply referred to as “the number of poles”) is 8, and the number of salient poles (teeth) provided on the stator (stator) (this number is equal to the number of gaps between salient poles). Some conventional electric motors used in an electric power steering apparatus having 9 (hereinafter also referred to as “slot number”) have a configuration in which three windings are connected in series for each phase (Patent Document) 1).
しかし、上記従来の電動モータのように巻線を直列に接続する構成では、渡り線が長くなるためインピーダンスが大きくなり、その結果として銅損が大きくなる。そこで、各相毎に複数の巻線をそれぞれ全て並列に接続する従来の電動モータがある。図6は、このように巻線を接続した10極12スロットの従来の電動モータにおいて、U相巻線の結線を示す回路図である。図6に示されるように、4つのU相巻線としての第1から第4までのコイル901〜904は、それぞれその一端をU相端子910に接続されており、その他端を各相の中性点である中性点端子920に接続されている。
しかし、図6に示すように並列の結線をすると、直列に結線する場合には生じない損失(ロストルク)が発生することになる。すなわち、第1のコイル901における誘起電圧をEc1=sin(θ)とするとき、第2から第4までのコイル902〜904における誘起電圧Ec2〜Ec4は次式(1)〜(3)のように表すことができる。
Ec2=sin(θ−π/6) …(1)
Ec3=sin(θ) …(2)
Ec4=sin(θ−π/6) …(3)
However, when parallel connections are made as shown in FIG. 6, a loss (loss torque) that does not occur when connecting in series occurs. That is, when the induced voltage in the
Ec2 = sin (θ−π / 6) (1)
Ec3 = sin (θ) (2)
Ec4 = sin (θ−π / 6) (3)
このように、第1のコイル901および第2のコイル902の間と、第3のコイル903および第4のコイル904の間とは、それぞれ誘起電圧にπ/6の位相ずれがあるので、これらのコイル間に図6に示す電流I1,I2(すなわち循環電流)が流れる。このような循環電流は電動モータのロストルクを発生させる。その結果、電動パワーステアリング装置におけるハンドル戻りの悪化などの操作フィーリングの低下が生じる。
Thus, since the induced voltage has a phase shift of π / 6 between the
また、上記のように永久磁石の極数が多くなると、相対的に突極(ティース)の幅が狭くなるのでその剛性が低下するとともに電動モータの騒音や振動を発生させることがある。この点にのみ着目すれば突極(ティース)の幅を広くすることが好ましいが、一般的に突極(ティース)の磁束密度が低下すると電動モータのインダクタンスが大きくなる。そして、インダクタンスが大きいモータは銅損が大きく、銅損は電動モータを発熱させてロストルクを発生させるので、上記循環電流が発生する場合と同様、結果として電動パワーステアリング装置におけるアシスト力不足などの操作フィーリングの低下が生じる。 Further, when the number of poles of the permanent magnet is increased as described above, the width of the salient pole (tooth) is relatively narrow, so that the rigidity is lowered and noise and vibration of the electric motor may be generated. Focusing only on this point, it is preferable to increase the width of the salient pole (teeth), but generally the inductance of the electric motor increases as the magnetic flux density of the salient pole (tooth) decreases. A motor with a large inductance has a large copper loss, which causes the electric motor to generate heat and generate a loss torque. As in the case where the circulating current is generated, an operation such as an insufficient assist force in the electric power steering device results. The feeling is reduced.
そこで本発明は、各相の巻線をそれぞれ直列に接続することなく、ロストルクの発生を抑止または抑制したブラシレスモータおよびそれを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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a brushless motor that suppresses or suppresses the generation of loss torque without connecting windings of respective phases in series, and an electric power steering apparatus including the brushless motor.
第1の発明は、3相電力により駆動されるY結線された複数の巻線を含む円環状の固定子と、前記固定子の内側に配されて当該固定子に対して回転自在に支持されており周方向に複数の極を形成する永久磁石を含む回転子とを備えるブラシレスモータであって、
前記固定子は、
前記複数の巻線を1つずつ施されており、前記回転子に向かってそれぞれ突き出るよう円周方向に沿って等しい間隔を空けて配設された同じ大きさの複数のティース部と、
前記複数のティース部が結合される円環状のヨーク部と
を含み、
前記複数の巻線は、直列接続される同数の巻線からなる複数の巻線群であって、それぞれの誘起電圧の大きさおよび位相が略一致するように選ばれた複数の巻線群を並列接続して各相毎に含み、
前記永久磁石の極数は、9以上の3の倍数個が設けられる前記ティース部の数よりも少なく、かつ前記ティース部の数の2/3よりも多いことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an annular stator including a plurality of Y-connected windings driven by three-phase power, and an inner side of the stator that is rotatably supported with respect to the stator. A brushless motor comprising a rotor including a permanent magnet that forms a plurality of poles in the circumferential direction,
The stator is
The plurality of windings are provided one by one, and a plurality of teeth portions of the same size disposed at equal intervals along the circumferential direction so as to protrude toward the rotor,
An annular yoke portion to which the plurality of teeth portions are coupled,
The plurality of windings are a plurality of winding groups composed of the same number of windings connected in series, and the plurality of winding groups selected so that the magnitudes and phases of the induced voltages substantially coincide with each other. Connected in parallel and included for each phase,
The number of poles of the permanent magnet is less than the number of the tooth portions provided with a multiple of 3 that is 9 or more and more than 2/3 of the number of the tooth portions.
第2の発明は、第1の発明において、
前記複数の巻線群は、前記ティース部の数と前記永久磁石により形成される極の数との差の絶対値の約数のうちの1つと同じ数だけ設けられることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The plurality of winding groups are provided in the same number as one of the divisors of the absolute value of the difference between the number of the tooth portions and the number of poles formed by the permanent magnet.
第3の発明は、第1の発明において、
前記ティース部は、12個設けられ、
前記永久磁石は、10個の極を形成することを特徴とする。
According to a third invention, in the first invention,
Twelve teeth portions are provided,
The permanent magnet forms ten poles.
第4の発明は、第1の発明に記載のブラシレスモータを備え、
とにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与えることを特徴とする。
4th invention is equipped with the brushless motor as described in 1st invention,
Thus, a steering assist force is applied to the steering mechanism of the vehicle.
上記第1の発明によれば、永久磁石の極数がティース部の数よりも少ないことによりインピーダンスを小さくすることができ、永久磁石の極数がティース部の数の2/3よりも多いことによりコギングを抑制することができる。また、複数の巻線が、直列接続される同数の巻線からなる巻線群であって、それぞれの誘起電圧の大きさおよび位相が略一致するように選ばれた複数の巻線群を並列接続して各相毎に含むことにより、循環電流の発生を抑止することができる。以上により、ロストルクの発生を抑止または抑制することができ、かつコギングを抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, the number of poles of the permanent magnet is less than the number of teeth portions, so that the impedance can be reduced, and the number of poles of the permanent magnet is greater than 2/3 of the number of teeth portions. Thus, cogging can be suppressed. In addition, the plurality of windings is a winding group composed of the same number of windings connected in series, and the plurality of winding groups selected so that the magnitudes and phases of the respective induced voltages substantially coincide with each other. By connecting and including for each phase, generation of circulating current can be suppressed. As described above, generation of loss torque can be suppressed or suppressed, and cogging can be suppressed.
上記第2の発明によれば、巻線群が|(ティース部の数−永久磁石の極数)|の約数のうちの1つと同じ数だけ設けられるので、循環電流の発生を抑止することができ、ロストルクの発生を抑止または抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the winding group is provided in the same number as one of the divisors of | (number of teeth portions−number of poles of permanent magnet) |, so that generation of circulating current is suppressed. And the generation of loss torque can be suppressed or suppressed.
上記第3の発明によれば、実用的なブラシレスモータにおいて、特にロストルクの発生を抑止または抑制することができ、かつコギングを抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, in a practical brushless motor, the generation of loss torque can be particularly suppressed or suppressed, and cogging can be suppressed.
上記第4の発明によれば、上記第1の発明と同様の効果を奏するブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the fourth aspect, it is possible to provide an electric power steering apparatus including a brushless motor that exhibits the same effect as the first aspect.
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
<1. 全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル(ステアリングホイール)100に一端が固着されるステアリングシャフト102と、そのステアリングシャフト102の他端に連結されたラックピニオン機構104と、ハンドル100の回転位置を示す舵角を検出する舵角センサ2と、ハンドル100の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ3と、ハンドル操作(操舵操作)における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させるブラシレスモータ6と、その操舵補助力をステアリングシャフト102に伝達する減速ギヤ7と、車載バッテリ8からイグニションスイッチ9を介して電源の供給を受け、舵角センサ2や、トルクセンサ3、車速センサ4からのセンサ信号に基づきブラシレスモータ6の駆動を制御する電子制御ユニット(ECU)5とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto. This electric power steering apparatus includes a
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル100を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ3によって検出されると共に舵角が舵角センサ2によって検出され、検出された操舵トルクおよび舵角と車速センサ4によって検出された車速とに基づいてECU5によりブラシレスモータ6が駆動される。これによりブラシレスモータ6は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ7を介してステアリングシャフト102に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクとブラシレスモータ6の発生する操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとして、ステアリングシャフト102を介してラックピニオン機構104に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構104によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材106を介して車輪108に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪108の向きが変わる。
When the driver operates the
<2. ブラシレスモータの構成>
図2は、ブラシレスモータ6の回転軸に対する垂直断面図である。図2に示されるように、このブラシレスモータ6は回転軸であるモータ軸66の軸回りに回転するロータ(回転子)65と、このロータ65を囲むように狭い隙間(エアギャップ)を空けて設けられるステータ(固定子)61とを備えている。
<2. Configuration of brushless motor>
FIG. 2 is a vertical sectional view with respect to the rotation axis of the
ロータ65は、その周方向に10個の永久磁石651a〜651jが配されることにより、周方向に10極を有する状態となっている。これらの永久磁石651a〜651jは、径方向(回転軸に垂直な方向)に着磁する希土類ネオジウム系の磁石であって、周方向にN極とS極とが交互に配されるように並べられている。なお、前述したように、上記永久磁石の極数を単に「極数」と呼ぶ。
The
ステータ61は、筒状のヨーク615と、このヨーク615の内周面からモータ軸66に向かって突き出すように設けられる12個のティース(突極)611a〜611lとを含む。これらのティース611a〜611lには、対応する巻線612a〜612lが巻き付けられており、これらの巻線に所定の電流が流れることにより、ステータ61はその周方向に12極を有する状態となる。なお、前述したように、上記ステータ61の極数に対応するティース数(すなわち巻線数)を「スロット数」と呼ぶ。したがって、本ブラシレスモータ6は10極12スロットのモータであり、極数よりもスロット数が多い点に特徴を有しているが、詳しくは後述する。
The
ここで巻線612a〜612lは、具体的には4つずつ3組の巻線がU相、V相、またはW相の電力により駆動されるよう、図示されない三相電力源に適宜接続されている。なおここでは後述するようにY結線方式が採用されている。上記三相電力源は、例えば上記各相に対応するパルス幅を制御された電圧信号であるパルス幅変調(PWM)信号を出力することにより、ブラシレスモータ6の回転を制御する。なおこのような巻線の構成は、ロストルクの発生を抑止または抑制するように工夫された巻線の各相毎の結線(接続関係)を除いて周知であるので、各相毎の結線以外の詳しい説明は省略し、以下図3を参照して本ブラシレスモータ6に特有な巻線の結線について説明する。なお、3相に対応する3組の巻線は前述したようにY結線されており、各組の巻線をそれぞれU相巻線、V相巻線、およびW相巻線と呼ぶものとする。
Here, the
図3は、10極12スロットである本ブラシレスモータ6において、U相巻線の結線を示す回路図である。図3に示されるように、U相巻線として機能する4つの第1から第4までの巻線612a〜612dのうち、第1および第2の巻線612a,612bが直列に接続され、かつ第3よび第4の巻線612c,612dが直列に接続されており、これら直列に接続されている2つの巻線同士は並列に接続されている。また、第1および第3の巻線612a,612cの一端は各相の中性点である中性点端子614に接続されており、第2および第4の巻線612b,612dの一端はU相端子613に接続されている。このように巻線を接続することにより、全ての巻線を直列に結線する従来の結線よりもインピーダンスを小さくすることができ、その結果として銅損を小さくすることができる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the connection of the U-phase winding in the
また、このように結線しても、循環電流によるロストルクが生じることはない。すなわち、第1の巻線612aにおける誘起電圧をE1=sin(θ)とするとき、第2から第4までの巻線612b〜612dにおける誘起電圧E2〜E4は次式(4)〜(6)のように表すことができる。
E2=sin(θ−π/6) …(4)
E3=sin(θ) …(5)
E4=sin(θ−π/6) …(6)
Moreover, even if it connects in this way, the loss torque by a circulating current does not arise. That is, when the induced voltage in the first winding 612a is E1 = sin (θ), the induced voltages E2 to E4 in the second to
E2 = sin (θ−π / 6) (4)
E3 = sin (θ) (5)
E4 = sin (θ−π / 6) (6)
したがって、直列に接続される第1および第2の巻線612a,612bの両端の電圧(E1+E2)の大きさおよび位相は、直列に接続される第3および第4の巻線612c,612dの両端の電圧(E3+E4)の大きさおよび位相と一致するので、これらの巻線の間に循環電流が生じることはない。したがって、循環電流によりブラシレスモータのロストルクが発生することがないので、電動パワーステアリング装置におけるハンドル戻りの悪化などの操作フィーリングの低下を未然に防止することができる。
Accordingly, the magnitude and phase of the voltage (E1 + E2) across the first and
次に、図4を参照して、スロット数よりも極数が少ないブラシレスモータは、スロット数よりも極数が多いブラシレスモータよりもインピーダンスが小さくなることを巻線の詳しい構成とともに説明する。 Next, with reference to FIG. 4, it will be described that the impedance of a brushless motor having a smaller number of poles than the number of slots is smaller than that of a brushless motor having a larger number of poles than the number of slots together with the detailed configuration of the windings.
図4は、本ブラシレスモータにおけるヨークおよびティースの主要部を拡大した図である。図4に示されるように、例えばティース611aには巻線612aが巻き付けられている。より詳しく説明すると、底部に顎部を有する筒状のボビンに対して巻線612aを巻き付け、そのボビンの先端部分に巻線抑え板を圧入し、巻線612aが巻き付けられたボビンをティース611aに挿入することにより巻線612aをティース611aに巻き付けられた状態にする。このようにして巻線612a〜612lをティース611a〜611lに巻き付ける。このような集中巻きの方式は突極巻きとも呼ばれる。このように複数のスロットに分布して巻く分布巻きを行うことなく集中巻きを行うことにより、有効磁束を形成しない巻線部分をほとんどなくすことができるので、銅損を低減させることができる。
FIG. 4 is an enlarged view of main portions of the yoke and teeth in the brushless motor. As shown in FIG. 4, for example, a winding 612a is wound around the
また、図4を参照すればわかるように、本ブラシレスモータ6は、10極12スロットであってスロット数よりも極数が少ないので、1つのティースを通過する磁束の密度が高くなる。そのため、ティースの磁束密度が高くなることからインダクタンスが低下し、インピーダンスが低下する。このようにインピーダンスが小さいモータは銅損が小さいので発熱によるロストルクを抑制することができる。
As can be seen from FIG. 4, the
もっとも、永久磁石モータのコギングを抑制する(具体的にはコギングトルクの大きさおよびその変動幅を小さくする)には、スロット数と極数との最小公倍数が大きくなるようにそれらの値を設定することが効果的であることが知られている。この点、本ブラシレスモータ6は、10極12スロットであって最小公倍数は十分に大きいため、コギングを抑制することができるが、ロストルクの発生を抑止または抑制しつつ、コギングを抑制するために好適なスロット数と極数との組み合わせについて、図5を参照して説明する。
However, to suppress cogging of the permanent magnet motor (specifically, to reduce the magnitude of cogging torque and its fluctuation range), set those values so that the least common multiple of the number of slots and the number of poles increases. It is known to be effective. In this regard, the
図5は、上記好適な極数とスロット数との組み合わせを示す図である。図5に示される×印は高い効率を有するがコギングの影響が大きく出ることが知られている極数とスロット数との組み合わせであり、具体的には極数とスロット数との比(すなわち極数:スロット数)が2:3または4:3となる組み合わせである。また、図5に示される○印はコギングが比較的小さいことが知られている実用的なブラシレスモータにおける組み合わせである。さらに、図5に示される◎印は本ブラシレスモータ6における極数とスロット数との組み合わせである。
FIG. 5 is a diagram showing a combination of the preferred number of poles and number of slots. The crosses shown in FIG. 5 are combinations of the number of poles and the number of slots, which are known to have high efficiency but have a large effect of cogging, and specifically, the ratio between the number of poles and the number of slots (ie, The number of poles: the number of slots) is 2: 3 or 4: 3. Also, the circles shown in FIG. 5 are combinations in a practical brushless motor that is known to have a relatively small cogging. Furthermore, the symbol 印 shown in FIG. 5 is a combination of the number of poles and the number of slots in the
この図5を参照すると、○印により示される組み合わせの上限および下限は、×印により示される組み合わせに事実上ほぼ一致している。すなわち、○印により示される組み合わせにおける極数は、3相電力で駆動されるため3の倍数個となるスロット数の2/3よりも多く、4/3よりも少なくなる。 Referring to FIG. 5, the upper limit and the lower limit of the combination indicated by the circles are substantially the same as the combination indicated by the crosses. In other words, the number of poles in the combination indicated by a circle is driven by three-phase power, and is more than 2/3 of the number of slots that is a multiple of 3, and less than 4/3.
もっとも、ブラシレスモータのインピーダンスを小さくすることにより発熱によるロストルクの発生を抑止または抑制するためには、前述したようにスロット数よりも極数を少なくすることが好ましいので、このことを考慮した好適な組み合わせにおける極数は、スロット数の2/3よりも多く、スロット数よりも少なくなる。なお、極数とスロット数とが同数である場合はロータが回転しないので考慮する必要がない。 However, in order to suppress or suppress the generation of loss torque due to heat generation by reducing the impedance of the brushless motor, it is preferable to reduce the number of poles as compared with the number of slots as described above. The number of poles in the combination is greater than 2/3 of the number of slots and less than the number of slots. If the number of poles and the number of slots are the same, the rotor does not rotate, so there is no need to consider.
ここで、さらに巻線間を流れる循環電流によるロストルクの発生を抑止することができる極数とスロット数との組み合わせについて考察する。まず、スロット数が9の場合(すなわち上記比が8:9の場合)、或る1つの相における3つの巻線のうちの1つについて生じる誘起電圧の位相を0°とするとき、当該相における残り2つの巻線について生じる誘起電圧の位相は、それぞれ−20°および+20°となる。したがって、循環電流の発生を防止するには、これら3つの巻線を全て直列に接続するしかない。なお、上記比が10:9の場合は、極数がスロット数よりも多くなるのでここでは考慮しない。 Here, a combination of the number of poles and the number of slots capable of suppressing the generation of loss torque due to the circulating current flowing between the windings will be considered. First, when the number of slots is 9 (that is, when the ratio is 8: 9), when the phase of the induced voltage generated for one of the three windings in a certain phase is 0 °, The phases of the induced voltages generated for the remaining two windings at -20 are -20 ° and + 20 °, respectively. Therefore, all three windings must be connected in series in order to prevent the generation of circulating current. When the ratio is 10: 9, the number of poles is larger than the number of slots, so it is not considered here.
次に、スロット数が12の場合(すなわち上記比が10:12の場合)、或る1つの相における4つの巻線のうちの1つについて生じる誘起電圧の位相を0°とするとき、当該相における残り3つの巻線について生じる誘起電圧の位相は、それぞれ+30°、0°および+30°となる。したがって、循環電流の発生を防止するには、これら複数の巻線を全て直列に接続するか、または上記位相が0°となる1つの巻線と上記位相が+30°となる1つの巻線を直列に接続したものを1組として、この1組と残りの巻線を直列に接続した1組とを並列に接続することが考えられる。この並列に接続した結線が本ブラシレスモータ6における結線であって、前述した図3に示されるとおりである。
Next, when the number of slots is 12 (that is, when the ratio is 10:12), when the phase of the induced voltage generated for one of the four windings in one phase is 0 °, The phases of the induced voltages generated for the remaining three windings in the phase are + 30 °, 0 ° and + 30 °, respectively. Therefore, in order to prevent the generation of circulating current, all these windings are connected in series, or one winding whose phase is 0 ° and one winding whose phase is + 30 ° are connected. It can be considered that one set connected in series is connected in parallel with one set connected in series with the remaining windings. The connection connected in parallel is the connection in the
続いて、スロット数が15の場合(すなわち上記比が14:15の場合)、或る1つの相における5つの巻線のうちの1つについて生じる誘起電圧の位相を0°とするとき、当該相における残り4つの巻線について生じる誘起電圧の位相は、それぞれ+12°、−12°、+24°および−24°となる。したがって、循環電流の発生を防止するには、これら複数の巻線を全て直列に接続するしかない。 Subsequently, when the number of slots is 15 (that is, when the ratio is 14:15), when the phase of the induced voltage generated for one of the five windings in one phase is 0 °, The phases of the induced voltages generated for the remaining four windings in the phase are + 12 °, −12 °, + 24 ° and −24 °, respectively. Therefore, in order to prevent the generation of circulating current, all these multiple windings must be connected in series.
また、スロット数が21の場合(すなわち上記比が20:21の場合)、或る1つの相における7つの巻線のうちの1つについて生じる誘起電圧の位相を0°とするとき、当該相における残り6つの巻線について生じる誘起電圧の位相は、それぞれ+8.6°、−8.6°、+17.1°、−17.1°、+25.7°、および−25.7°となる。したがって、循環電流の発生を防止するには、これら複数の巻線を全て直列に接続するしかない。 When the number of slots is 21 (that is, when the ratio is 20:21), when the phase of the induced voltage generated for one of the seven windings in a certain phase is 0 °, The phases of the induced voltages generated for the remaining six windings at + are + 8.6 °, −8.6 °, + 17.1 °, −17.1 °, + 25.7 °, and −25.7 °, respectively. . Therefore, in order to prevent the generation of circulating current, all these multiple windings must be connected in series.
このように、複数の巻線の組は、スロット数であるティース部の数と永久磁石により形成される極数との差の絶対値の約数のうちの1つと同じ数だけ設けられることになる。すなわち、8極9スロットの場合は、上記約数は1のみとなって、複数の巻線は直列、すなわち並列数1で接続される。このことは、例えば上記14極15スロットの場合および20極21スロットの場合も同様である。しかし、10極12スロットの場合には、上記約数は1および2となり、並列数2で接続される組み合わせは、全て直列に接続する場合よりもインピーダンスが小さくなる。したがって図5に示される組み合わせのうち、本ブラシレスモータ6において採用されている極数が10でありスロット数が12である組み合わせが実用的なブラシレスモータにおいて極めて好適であることがわかる。
Thus, the number of sets of the plurality of windings is to be provided by the same number as one of the divisors of the absolute value of the difference between the number of teeth as the number of slots and the number of poles formed by the permanent magnet. Become. That is, in the case of 8 poles and 9 slots, the divisor is only 1, and the plurality of windings are connected in series, that is, in
<3. 効果>
以上のように、本ブラシレスモータ6は、10個の永久磁石651a〜651jにより形成される永久磁石の極数が(12個の巻線612a〜612lの数に等しい)12個のティース611a〜611lの数よりも少ないことによりインピーダンスが小さくなり、このティース数の2/3よりも多いことによりコギングを抑制することができる。また、巻線612a〜612lは、それぞれの誘起電圧の大きさおよび位相が略一致するよう並列に接続される第1および第2の巻線612a,612bと第3および第4の巻線612c,612dのように、直列接続される同数の巻線からなる巻線群であって、それぞれの誘起電圧の大きさおよび位相が略一致するよう並列に接続される2個の巻線群を各相毎に含むことにより、循環電流の発生を抑止することができる。
<3. Effect>
As described above, in the
したがって、このようにロストルクの発生が抑止または抑制されコギングが抑制されたブラシレスモータ6を搭載した本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ハンドル戻りの悪化などの操作フィーリングの低下を抑制することができる。
Therefore, the electric power steering apparatus according to this embodiment equipped with the
<4. 変形例>
上記実施形態では、第1の巻線612aがティース611aに巻き付けられ、第2の巻線612bがティース611bに巻き付けられ、第3の巻線612cがティース611cに巻き付けられ、第4の巻線612dがティース611dに巻き付けられる構成であるが、このような対応関係に限定されるわけではなく、例えば、第3の巻線612cがティース611bに巻き付けられ、第2の巻線612bがティース611dに巻き付けられる構成であってもよい。また、第2の巻線612bがティース611dに巻き付けられ、第3の巻線612cがティース611gに巻き付けられ、第4の巻線612dがティース611jに巻き付けられる構成、すなわち各相毎に巻線が3つのティース毎に右回りに順に巻き付けられる構成であってもよい。
<4. Modification>
In the above embodiment, the first winding 612a is wound around the
2 …舵角センサ
3 …トルクセンサ
4 …車速センサ
5 …電子制御ユニット(ECU)
6 …ブラシレスモータ
61 …ステータ
65 …ロータ
66 …モータ軸
611a〜611l …ティース
612a〜612l …巻線
613 …U相端子
614 …中性点端子
615 …ヨーク
651a〜651j …永久磁石
2 ...
6 ...
Claims (4)
前記固定子は、
前記複数の巻線を1つずつ施されており、前記回転子に向かってそれぞれ突き出るよう円周方向に沿って等しい間隔を空けて配設された同じ大きさの複数のティース部と、
前記複数のティース部が結合される円環状のヨーク部と
を含み、
前記複数の巻線は、直列接続される同数の巻線からなる複数の巻線群であって、それぞれの誘起電圧の大きさおよび位相が略一致するように選ばれた複数の巻線群を並列接続して各相毎に含み、
前記永久磁石の極数は、9以上の3の倍数個が設けられる前記ティース部の数よりも少なく、かつ前記ティース部の数の2/3よりも多いことを特徴とする、ブラシレスモータ。 An annular stator including a plurality of Y-connected windings driven by three-phase power, and a plurality of stators arranged on the inner side of the stator and rotatably supported by the stator. A brushless motor comprising a rotor including a permanent magnet that forms a pole of
The stator is
The plurality of windings are provided one by one, and a plurality of teeth portions of the same size disposed at equal intervals along the circumferential direction so as to protrude toward the rotor,
An annular yoke portion to which the plurality of teeth portions are coupled,
The plurality of windings are a plurality of winding groups composed of the same number of windings connected in series, and the plurality of winding groups selected so that the magnitudes and phases of the induced voltages substantially coincide with each other. Connected in parallel and included for each phase,
The number of poles of the permanent magnet is smaller than the number of the tooth portions provided with a multiple of 3 that is 9 or more and more than 2/3 of the number of the tooth portions.
前記永久磁石は、10個の極を形成することを特徴とする、請求項1に記載のブラシレスモータ。 Twelve teeth portions are provided,
The brushless motor of claim 1, wherein the permanent magnet forms 10 poles.
前記ブラシレスモータは、車両操舵のための操作手段による操作に応じて駆動されることにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与えることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。 The brushless motor according to claim 1.
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the brushless motor is driven in accordance with an operation by an operation means for steering the vehicle to apply a steering assist force to a steering mechanism of the vehicle.
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