JP5482072B2 - アキシャルギャップ型モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータ及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、特許文献１に記載されるように、円盤型の回転子に対してその軸線方向の端面に空隙を挟んで固定子を対向配置したいわゆるアキシャルギャップ型のモータが知られている。当該モータは、軸線方向において対向する回転子及び固定子の表面間で作用する磁力により回転駆動力を得る。当該モータは、円筒状の回転子とその周面を取巻く環状の固定子とからなる、いわゆるラジアル型のモータに対して、軸線方向の厚みを小さくすることができるという長所がある。特許文献２には、こうしたアキシャルギャップ型のモータを、電動パワーステアリング装置の駆動源として採用することが記載されている。

特開２００５−３４１６９６号公報 特開２００８−１７２８８４号公報

前述したようなアキシャルギャップ型のモータはブラシレスモータの一種であって、その駆動方式として三相の正弦波駆動方式が採用されることも想定される。この場合には、三相各相のモータコイルには、ＰＷＭ制御を通じて位相の異なる正弦波交流電圧が印加される。正弦波駆動方式は、モータの巻線利用率が高く、モータ効率がよいとされている。また、モータの円滑なる回転及び滑らかな出力特性が得られる。このため、例えば前述した電動パワーステアリング装置に使用されるモータについては、その駆動方式として正弦波駆動方式が採用されることが多い。

ところが、前記従来のモータでは、必要とされるモータトルクを確保できないおそれがあった。すなわち、正弦波駆動時において、トルクリップル（モータトルクの変動）が大きく円滑な回転が困難となることが懸念される。具体的には、回転子の固定子側の側面は平坦面とされているため、回転子から固定子へ向かう磁場（磁束）の分布も平坦なものとなる。換言すれば、回転子から固定子へ向かう十分な磁束密度が確保できないおそれがある。そしてこれに起因して前記従来のモータでは、滑らかな正弦波駆動の実行が困難となり、必要とされるモータトルクが十分に確保できないおそれがある。例えば電動パワーステアリング装置、特にラックドライブ型のもの等のように、大きなモータトルクが要求される装置への適用は困難である。なお、前記従来のモータにおいて、前記回転子を固定して固定子とするとともに、前記固定子を回転可能に設けて回転子とすることも考えられるところ、この場合であれ、前述と同様の問題が発生する。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転子から固定子へ又は固定子から回転子へ向かう磁束の密度を確保することによりモータトルクを好適に得ることができるアキシャルギャップ型モータ及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、永久磁石を備えてなる回転子又は固定子、及び電磁石を備えてなる固定子又は回転子が、その軸線方向において対向して配設されてなるアキシャルギャップ型モータにおいて、前記回転子又は固定子は、前記永久磁石の前記固定子又は回転子に対向する面の全体を覆う磁性体を備え、前記磁性体の前記固定子又は回転子側の面には、前記永久磁石の磁場分布を滑らかなサインカーブとするべく、前記固定子又は回転子側に凸となる曲面であって、前記回転子の回転方向に高さが変化するように湾曲してなる曲面が形成され、前記永久磁石は、前記回転子の回転方向において、隙間を空けて複数に分割されてなるとともに、前記永久磁石間の隙間には、他の永久磁石が介在され、前記他の永久磁石は、隣に位置する前記永久磁石の極性と同じ極性となるように設けられていることをその要旨とする。

例えば回転子側に永久磁石を、固定子側に電磁石を設ける構成を採用した場合には、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、永久磁石の固定子側の全面を磁性体で覆うことにより、電磁石（正確には、そのコイル）から発せられる磁束が永久磁石を通過することがない。このため、電磁石の磁束密度を好適に確保することができる。ひいては、モータトルクを好適に確保することができる。また、磁性体の固定子側の面に当該固定子側に凸となる曲面を形成することにより、永久磁石の磁場分布を滑らかなサインカーブとすることができる。すなわち、回転子から固定子へ向かう磁束の密度が好適に確保される。これにより、モータトルクを好適に確保することができる。また、トルクリップルの発生が抑制されて、モータを三相正弦波駆動方式により円滑に駆動させることができる。なお、回転子側に電磁石を、固定子側に永久磁石を設ける構成を採用した場合であれ、前述と同様の作用及び効果が得られる。
また、隣り合う永久磁石との間に隙間が形成されることにより、隣り合う永久磁石間に磁束が形成されにくくなるとともに、各永久磁石から発せられる磁束は固定子側へ向かいやすくなる。このため、モータトルクの発生に係る、永久磁石の固定子側へ向かう磁束密度が増大する。したがって、モータトルクのいっそうの増大化が期待できる。なお、回転子側に電磁石を、固定子側に永久磁石を設ける構成を採用した場合であれ、前述と同様の作用及び効果が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記永久磁石及び前記磁性体を含んでなる一対の回転子又は固定子を備え、これら回転子又は固定子は前記固定子又は回転子を間に挟んで互いに対向してなることをその要旨とする。

この構成によれば、一対の回転子又は固定子を有することにより、より大きなモータトルクを得ることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記回転子又は固定子は、前記永久磁石の前記固定子又は回転子と反対側の面の全体を覆う他の磁性体を有してなることをその要旨とする。

例えば回転子側に永久磁石を、固定子側に電磁石を設ける構成を採用した場合には、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、磁石から発せられる磁束が固定子と反対側の面から漏洩することが抑制される。このため、永久磁石の磁気回路が好適に形成されるとともに、永久磁石の固定子側へ向かう磁束密度をより好ましいレベルで確保することができる。なお、回転子側に電磁石を、固定子側に永久磁石を設ける構成を採用した場合であれ、前述と同様の作用及び効果が得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記固定子又は回転子側の磁性体は、前記回転子の回転方向において、隙間を空けて複数に分割されてなることをその要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記回転子及び前記固定子を収容するケーシングを備え、前記固定子は前記ケーシングの内周面に固定部材を介して固定するとともに、前記回転子は前記ケーシングの内周面に対して相対回転可能に支持し、前記固定部材は非磁性金属材料により形成するとともに、その固定子側の面には当該固定子の軸線方向に対して交わる方向へ延びるスリットを形成してなることをその要旨とする。

電磁石への通電に伴う発熱により、ケーシングの温度が上昇してその体積が増大する。その際、固定部材のスリットが形成された部分が変形することによって、ケーシングの内部に発生する熱応力が吸収緩和される。

請求項６に記載の発明は、電動パワーステアリング装置において、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータが駆動源として採用されてなることをその要旨とする。

前述したように、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、三相正弦波駆動方式により円滑に駆動させることができる。また、モータトルクも好適に確保することができる。このため、電動パワーステアリング装置の駆動源として好適である。

本発明によれば、回転子から固定子へ又は固定子から回転子へ向かう磁束の密度を確保することによりモータトルクを好適に得ることができる。

ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の概略的な構成を示す斜視図。 本実施の形態のモータの軸線に沿った断面図。 同じくモータの分解斜視図。 同じくモータの軸線に沿った断面図。 図２のＡ−Ａ線矢視図。 （ａ）は、本実施の形態における共通ヨークの形状を示す回転子の要部展開図、（ｂ）は、同じくモータの電気角と固定子側へ向かう磁石からの磁束密度との関係を示すグラフ。 （ａ）は、本実施の形態の永久磁石による磁気回路を示す回転子及び固定子の斜視図、（ｂ）は、同じく電磁石（コイル）による磁気回路を示す回転子及び固定子の斜視図。 他の実施の形態における回転子の要部断面図。 他の実施の形態における回転子の要部断面図。 他の実施の形態における磁極部材の平面図。 他の実施の形態における回転子の要部側面図。 他の実施の形態における固定子の軸線方向に沿った断面図。 他の実施の形態における回転子の軸線方向に沿った断面図。 他の実施の形態における回転子の軸線方向に沿った断面図。

以下、本発明を、いわゆるラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に具体化した一実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。このラックアシスト型の電動パワーステアリング装置は、その駆動源であるモータを中空モータとしてラック軸（正確には、その外周部）と同軸上に配設したものである。当該装置では、ラック軸がボール螺子機構を通じてダイレクトにアシストされる。

＜全体構成＞
図１に示すように、ステアリング１１が固定されたステアリングシャフト１２は、ラックアンドピニオン機構１３に連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１２の回転は、ラックアンドピニオン機構１３によりラックハウジング１４の内部に挿通される図示しないラック軸の往復直線運動に変換される。このラック軸の往復直線運動により転舵輪１５の舵角が変化することにより、車両の進行方向が変更される。

そして電動パワーステアリング装置１は、操舵系（ここでは、前述したラック軸）にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するモータ１６と、当該モータ１６の作動を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１７とを備えてなる。モータ１６はラックハウジング１４内のラック軸と同軸に配設される。モータ１６が発生するモータトルクは、モータ１６と同様に前述のラック軸と同軸上に設けられる図示しないボール螺子機構を介して前述のラック軸に伝達される。本例では、モータ１６として、アキシャルギャップ型のブラシレスモータが採用されている。このモータ１６については、後に詳述する。

電子制御装置１７は、トルクセンサ１８及び車速センサ１９を通じて取得される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力をモータ１６に発生させるべく図示しないモータ駆動回路を通じてモータ１６の給電制御を行う。このモータ１６の給電制御を通じて操舵系に印加されるアシスト力が制御される。なお、モータ１６の駆動方式としては、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の正弦波駆動方式が採用されている。すなわち、モータ１６の各相のモータコイルには、ＰＷＭ制御を通じて位相の異なる正弦波交流電圧が印加される。これにより、モータ１６は回転する。

＜モータ＞
次に、モータの構成について詳細に説明する。図２に示すように、モータ１６のケーシング２１は、ステンレス綱鋼材等の非磁性金属材料によりその両端面が開口した円筒状に形成されている。当該ケーシング２１の内周面には、円筒状の固定リング２２が圧入固定されている。固定リング２２の内周面には、複数の環状のスリット２２ｂが形成されている。本例では、２つのスリット２２ｂが固定リング２２の軸線方向において間隔をおいて設けられている。スリット２２ｂの切り込み深さは、固定リング２２の内周面からケーシング２１の内周面の近傍位置までの間において適宜設定される。なお、ケーシング２１と後述する固定子２３を構成するコア２４との熱膨張差及び剛性の差により磁極部２７の根元（コア２４に対する連結部位の近傍）に過大な応力が加わらないように、スリット２２ｂの形状は決められる。また、固定リング２２は、熱の良導体でもあるアルミニウム等の軟質の非磁性金属材料により形成されている。すなわち、固定リング２２は、後述する固定子２３を構成するコイル２５に通電された際に発生するジュール熱が伝達される熱の通路として機能する。そしてこの固定リング２２の内周面には円環柱状の固定子２３が固定されている。

＜固定子＞
図３に併せて示されるように、固定子２３は、棒状のコア２４及び当該コア２４に巻回されるコイル２５からなる複数個（本例では、１８個）の電磁石２６が環状に配設されてなる。コア２４は、鉄等の磁性体により断面扇形の柱状に形成されるとともに、その両端部には扇形板状の磁極部２７が設けられている。コア２４において、両磁極部２７間には導線が巻回されることによりコイル２５が形成されている。また、図２に示されるように、磁極部２７はコア２４に設けられたコイル２５の外側に張り出している。コア２４の上下一対の磁極部２７において、それらの張り出した部分である張出部２７ａの間には、固定リング２２が嵌め込まれている。固定リング２２を挟み込む上下一対の張出部２７ａのうち図２における下側の張出部２７ａは、ケーシング２１の内周面に形成された段差面２１ａに当接している。これにより、固定リング２２及び各電磁石２６の図２における下方への変位が規制される。そしてケーシング２１の段差面２１ａと反対側の開口部を介して、円環状の固定ナット２８をケーシング２１の内周面に対して締め付けることにより、各磁極部２７の上下一対の張出部２７ａは固定リング２２を間に挟み込んだ状態で、段差面２１ａと固定ナット２８とにより挟持される。これにより、固定リング２２及び各電磁石２６のケーシング２１からの抜け止めが図られる。

なお、各コア２４は後述する出力軸３１の軸線方向に平行をなして延びるように配設される。また、図３に示されるように、電磁石２６は、例えばＵ＋相、Ｖ＋相、Ｗ＋相、並びにこれらに対応するＵ−相、Ｖ−相、Ｗ−相の６つを一組とする三組、すなわち合計１８個が設けられる。

＜回転子＞
図２に示すように、固定子２３の挿通孔２３ａには、中空状の出力軸３１が回転可能に挿通されている。出力軸３１の外径は、固定子２３の挿通孔２３ａの内径よりも小さく設定されている。出力軸３１の内径は、前述したラック軸が挿入可能、かつ図２における上下方向へ変位可能となる程度に設定される。

図４に示すように、出力軸３１は、その両端部における外周面とケーシング２１の両端部における内周面との間にそれぞれ介在された軸受３２を介して、ケーシング２１の内面に対して相対回転可能に支持されている。同図に示されるように、モータ１６は、そのケーシング２１を介してラックハウジング５の中間部に同軸上に組み込まれて連結される。前述したように、出力軸３１にはボール螺子が挿通されるとともに、当該ボール螺子に進退移動可能に螺合されるボール螺子ナットが内嵌状態で固定される。このため、当該ボール螺子ナットは出力軸３１と一体的に回転する。したがって、モータ１６の回転運動は、ボール螺子ナットを通じてボール螺子の直線運動に変換される。このボール螺子の直線運動がラックハウジング５内のラック軸にアシスト力として伝達される。

図２に示されるように、出力軸３１には、２つの回転子３０，３０が固定子２３を間に挟んで互いに対向して設けられている。回転子３０は、出力軸３１に固定される磁石支持部材３３を有している。磁石支持部材３３は、円筒状の挿入部３３ａ、及び挿入部３３ａの外周面に形成された円環状のフランジ部３３ｂ、及びフランジ部３３ｂの外周縁に形成された筒状の保護部３３ｃを備えてなる。そして磁石支持部材３３は、その挿入部３３ａが出力軸３１に外嵌された状態で固定されている。両磁石支持部材３３は、それらの挿入部３３ａが互いに向き合うように出力軸３１に取り付けられている。なお、磁石支持部材３３は、ステンレス鋼鋼材等の非磁性材料により一体形成される。

磁石支持部材３３の挿入部３３ａには、円環板状の磁石ヨーク３４が外嵌状態で固定されている。磁石ヨーク３４は、鉄等の磁性体により形成されることにより、後述する磁石から発せられる磁束を閉じ込める磁路を構成する。磁石ヨーク３４はその挿入部３３ａ側の内周面、保護部３３ｃ側の外周面及びフランジ部３３ｂ側の側面において接着剤等により接着されている。

磁石ヨーク３４の固定子２３側の側面には、６つの磁石（永久磁石）３５が固定されている。図５に示されるように、各磁石３５は扇板状、すなわち環状の平板をその周方向に複数等分（本例では、６等分）した形状とされている。そして同図に示されるように、各磁石３５は、フランジ部３３ｂの固定子２３側の側面に対して、その周方向に一定間隔をおいて環状に配設されている。なお、図５に示されるように、各磁石３５は、その厚み方向（出力軸３１の軸線方向）において２極着磁されている。また各磁石３５は、出力軸３１の回転方向においてＮ極とＳ極とが交互になるように設けられている。さらに、出力軸３１の軸線方向において固定子２３を間に挟んで互いに対向する一対の磁石３５は、異なる極性が対向するように設けられている。

各磁石３５の固定子２３側の側面には、共通ヨーク３６が固定されている。共通ヨーク３６は、鉄等の磁性体により形成されることにより、磁石３５及びコイル２５から発せられる磁束を閉じ込める磁路を構成する。共通ヨーク３６は、その挿入部３３ａ側の側面、保護部３３ｃ側の側面及び磁石３５側の側面において接着剤等により接着されている。共通ヨーク３６は、磁石３５と同様の形状を有してなる。すなわち、図３に示されるように、共通ヨーク３６は、環状の平板をその周方向に複数等分（本例では、６等分）した形状とされている。同図に示されるように、共通ヨーク３６は、出力軸３１の軸線に沿う方向からみたとき、その外郭形状が磁石３５に一致する。換言すれば、磁石３５の固定子２３側の側面は、その全体が共通ヨーク３６により覆われている。これら共通ヨーク３６及び前述した磁石ヨーク３４により、各磁石３５はなかば磁性体に埋め込まれる状態とされている。なお、図２に示されるように、各共通ヨーク３６と固定子２３との間には、若干の隙間が形成されている。

＜モータの組立方法＞
次に、前述のように構成したモータの組立方法を説明する。図３に示すようにまず、両磁石支持部材３３に対してそれぞれ磁石ヨーク３４、磁石３５及び共通ヨーク３６を固定することにより２つの回転子３０，３０を予め組み立てておく。また、固定子２３についても予め組み立てておく。この固定子２３の組み立ては、例えば次のようにして行われる。すなわち、各コア２４の一の端部に磁極部２７を溶接等により固定する。次いで、各コア２４の磁極部２７が固定された端部と反対側の端部からコイル２５を挿入して、これらコア２４とコイル２５とを接着剤等により密に固定する。そしてこれら一体をなすコア２４及びコイル２５を固定リング２２に挿入して、その反対側から各コア２４の残りの一の端部に磁極部２７を溶接等により固定する。これにより、固定子２３の組み立てが完了となる。なお、固定リング２２は、例えば半円筒状の分割体を組み合わせてなる構成を採用してもよい。このようにすれば、コア２４、コイル２５及び２つの磁極部２７を組み立てた後に、これらに対して固定リング２２を取り付けることができる。

そして次に、一の回転子３０を出力軸３１に固定する。すなわち、磁石支持部材３３の挿入部３３ａに出力軸３１を圧入して図示しないナット又はキーにより固定する。次に、一の回転子３０が固定された出力軸３１に固定子２３を挿入し、次いで残りの回転子３０を出力軸３１に固定する。この後、これら一体をなす２つの回転子３０，３０及び固定子２３をケーシング２１に挿入する。そして固定ナット２８をケーシング２１に対して締め付けることにより固定子２３をケーシング２１に固定する。出力軸３１は、その両端部において軸受３２を介してケーシング２１に回転可能に支持する。以上で、モータ１６の組立作業が完了となる。なお、モータ１６の組立手順は適宜変更して行うようにしてもよい。

＜共通ヨークの形状及び磁場分布＞
次に、共通ヨーク３６の形状を図６（ａ）に基づいて詳細に説明する。この図６（ａ）は、固定子２３及び回転子３０をそれらの一箇所を軸線方向に切断して展開した状態を示す。同図に示されるように、共通ヨーク３６の固定子２３側の側面は、固定子２３側に凸となるように湾曲してなる曲面３６ａ（湾曲面）が形成されている。曲面３６ａと固定子２３との間の距離Ｌは、当該曲面３６ａの両端側が最も大きく、その中央に向かうにつれて徐々に小さくなって当該中央で最小となる。この共通ヨーク３６と固定子２３との間の距離Ｌは、磁気抵抗に大きく影響する。すなわち、共通ヨーク３６と固定子２３との間の距離Ｌが小さくなるほど磁気抵抗も小さく、逆に当該距離Ｌが大きくなるほど磁気抵抗も大きくなる。したがって、図６（ｂ）のグラフに示されるように、横軸を電気角（機械角）、縦軸を磁石３５から固定子２３側へ向かう磁束密度（Ｂｚ）したとき、磁石３５の磁場分布は、サインカーブ（正弦波）を描く。一の磁石３５に着目したとき、その両隣の磁石３５との間の隙間の中央間の距離は、電気角１８０度（機械角６０度）に対応する。本例では、６つの磁石３５を使用しているからである。このように、共通ヨーク３６の固定子２３側の側面を湾曲形状とすることにより、いわゆるサイン磁場が形成される。ひいては、三相正弦波駆動を通じてモータトルクを好適に得ることが可能となる。

ちなみに、共通ヨーク３６の固定子２３側の側面を平面状とした場合には、磁石３５による磁場も平面状になる。そしてこの場合には、モータトルクが十分に得られないおそれがある。また、大きなトルクリップルが発生することも懸念される。したがって、本例のように、モータ１６の駆動方式として三相正弦波駆動方式を採用する場合には、共通ヨーク３６の固定子２３側の側面の形状を本例のように固定子２３側に凸となるように湾曲した形状とする必要がある。

＜磁石の磁気回路＞
次に、各磁石３５の磁気回路について説明する。図７（ａ）に実線の矢印で示されるように、各磁石３５から発せられる磁束は、磁石ヨーク３４及び共通ヨーク３６の内部を通過しつつ（閉じ込められつつ）、互いに反対側に設けられる回転子３０の磁石３５間において形成される。磁石３５の固定子２３側の側面の全面が磁性体、すなわち共通ヨーク３６により覆われるとともに、当該共通ヨーク３６の固定子２３側の側面に当該固定子２３側に凸となる曲面３６ａが形成されていることにより、磁石３５から発せられる磁束は好適に固定子２３側へ向かうようになる。また、回転子３０の回転方向において隣り合う磁石３５間には隙間が形成されている。このため、当該回転方向において隣り合う磁石３５間に磁束は形成されにくくなり、磁石３５の磁束は固定子２３側へ向かいやすくなる。したがって、磁石３５の固定子２３側へ向かう磁束の密度が好適に確保される。

＜コイルの磁気回路＞
次に、各コイル２５の磁気回路について説明する。図７（ｂ）に破線の矢印で示されるように、各コイル２５に三相交流電力が印加された場合、これらコイル２５から発せられる磁束は、共通ヨーク３６の内部に閉じ込められるかたちで形成される。具体的には、当該磁束は、各共通ヨーク３６の内部及び各磁極部２７を通過する。すなわち、各コイル２５から発せられる磁束は、磁石３５に鎖交することがない。コイル２５の磁束が磁石３５を通過しないことにより、当該コイル磁束が磁石３５の磁気抵抗の影響を受けることはない。このため、コイル２５の磁束を効率よく発生させることが可能となる。コイル２５の磁束密度も好適に確保される。なお、同図では、一例としてＵ＋相及びＵ−相に対応する磁束が主に示されている。これは次の理由による。すなわち、これらＵ相及びＵ−相の間の各相に対応するコイル２５にも磁束は発生するものの、逆方向の磁束同士は打ち消し合うので、結果的に図７（ｂ）に示される磁束が残るかたちとなる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）磁石３５の固定子２３側の側面全体を共通ヨーク３６で覆った。そして、当該共通ヨーク３６の固定子２３側の側面には当該固定子２３側に凸となる曲面３６ａを形成した。このため、磁石３５の磁場分布を滑らかなサインカーブとすることができる。すなわち、回転子３０から固定子２３へ向かう磁束の密度が好適に確保される。これにより、トルクリップルの発生が抑制されて、モータ１６を三相正弦波駆動方式により円滑に駆動させることができる。騒音の発生等も抑制される。また、磁石３５の固定子２３側の側面全体が共通ヨーク３６により覆われることにより、コイル２５から発せられる磁束が磁石３５を通過することがない。このため、コイル２５の磁束密度を好適に確保することができる。ひいては、モータトルクを確保することができる。

（２）一対の回転子３０は固定子２３を間に挟んで互いに対向してなる。このため、単一の回転子３０を有するものと比べて、より大きなモータトルクを得ることができる。
（３）回転子３０は、磁石３５の固定子２３側の面の全体を覆う共通ヨーク３６、及び固定子２３と反対側の面の全体を覆う磁石ヨーク３４を備えてなる。このため、磁石３５から発せられる磁束が固定子２３と反対側の面から漏洩することが抑制される。したがって、磁石３５の磁気回路が好適に形成されるとともに、磁石３５の固定子２３側へ向かう磁束の密度をより好ましいレベルで確保することができる。

（４）一の回転子３０において、複数の磁石３５及び複数の共通ヨーク３６は、当該回転子３０の回転方向において、隙間を空けて環状に配設されてなる。
隣り合う磁石３５との間に隙間が形成されることにより、隣り合う磁石３５間に磁束が形成されにくくなるとともに、各磁石３５から発せられる磁束は固定子２３側へ向かいやすくなる。このため、モータトルクの発生に係る、磁石３５の固定子２３側へ向かう磁束の密度が増大する。したがって、モータトルクのいっそうの増大化が期待できる。

（５）固定リング２２の内周面には、環状のスリット２２ｂを形成した。雰囲気温度の変化（上昇及び下降）、並びにコイル２５の通電に伴う発熱により、材質の違いによる線膨張係数差による磁極部２７の根元部の応力が過大になるおそれがある。その応力を緩和するため、磁極部２７を圧接する固定リング２２の軸方向の剛性を下げるスリット２２ｂにより、固定リング２２が変形し、応力が緩和される。

（６）磁石３５、磁石ヨーク３４及び共通ヨーク３６は、非磁性体により形成された磁石支持部材３３を介して出力軸３１に連結するようにした。このため、磁石３５から発せられる磁束が出力軸３１側に漏れ出ることが抑制される。したがって、磁石３５の固定子２３側への磁束密度が好適に確保される。

（７）また、磁石支持部材３３の保護部３３ｃにより、磁石３５、磁石ヨーク３４及び共通ヨーク３６のケーシング２１側の側面を覆うようにした。このため、磁石３５から発せられる磁束がケーシング２１側へ漏洩することが抑制される。したがって、磁石３５の固定子２３側へ向かう磁束の密度を好適に確保することができる。

（８）本例のモータ１６によれば、前述したように、三相正弦波駆動方式による滑らかな駆動が実現される。また、モータトルクも好適に確保することができる。このため、電動パワーステアリング装置１の駆動源として好適である。

（９）アキシャルギャップ型のモータ１６では、電磁石からなる固定子２３を、磁石（永久磁石）３５からなる２つの回転子３０で挟み込む構成とされる。このため、いわゆるラジアルギャップ型のモータに比べて、回転子３０（磁石３５）と固定子２３（電磁石）との対向面積が大きく取ることができる。したがって、体格の小型化、あるいは高出力化も可能になる。

＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、６個の磁石３５を使用したが、例えば４つにしてもよい。このようにすれば、固定子２３の鉄損が小さくなる。

・本例において、磁石支持部材３３の保護部３３ｃを省略してもよい。すなわち、図８に示すように、磁石支持部材３３は、挿入部３３ａ及びフランジ部３３ｂからなる。このようにした場合であれ、磁石３５、磁石ヨーク３４及び共通ヨーク３６は、ステンレス綱鋼材等の非磁性体により形成された磁石支持部材３３を介して出力軸３１に連結されることに変わりはない。このため、磁石３５から発せられる磁束が出力軸３１側に漏れ出ることが抑制される。ひいては、磁石３５の固定子２３側への磁束密度が好適に確保される。

・図９に示すように、磁石ヨーク３４、磁石３５及び共通ヨーク３６の全体を覆う合成樹脂層４２を形成してもよい。磁石ヨーク３４、磁石３５及び共通ヨーク３６を合成樹脂材料によりモールドすることにより、磁石３５が磁石ヨーク３４又は共通ヨーク３６から剥離することが抑制される。

・図１０に示すように、各磁極部２７を一体形成してもよい。すなわち、円環板状の単一の磁極部材４３を設けて、これに各コア２４を連結する。この場合、コイル２５の組立作業性を確保する観点から、同図に示されるように、各コア２４に対応して切欠溝４４を形成する。各切欠溝４４は、磁極部材４３の半径方向へ延びるように形成してもよいし、コギング対策として当該半径方向に対して交わる方向へ延びる斜状の切欠溝として形成してもよい。

なお、磁極部材４３において、切欠溝４４の残り部４４ａ（磁極部材４３の内周縁部）は、当該磁極部材４３の他の部位に対して薄肉化してもよい。例えば磁極部材４３の中心に向かうにつれてその肉厚が小さくなるように、あるいは単に残り部４４ａの肉厚が他の部位よりも肉薄となるように、磁極部材４３を形成する。このようにすれば、コイル２５の励磁の際、わずかな磁束で磁極部材４３が飽和する。このため、モータ１６の高効率化が図られる。また、残り部４４ａの剛性が不足するような場合は、磁極部材４３の内周側の残り部４４ａと同様に、切欠溝４４の外周側に、薄肉化された残り部を形成してもよい。このようにすれば、磁極部材４３の外周縁は当該外周側の薄肉部により連結されるので、磁極部材４３の剛性が確保可能となる。

・図１１に示すように、各磁石３５間の隙間に他の磁石４５を介在させてもよい。この場合、他の磁石４５は、自身に隣接する磁石３５の極性と同じ極性となるように設ける。同図の例でいえば、左からＮ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｓ極となるように、磁石４５を設ける。磁石３５と磁石４５との間の反発力を利用することにより、隙間を空けて隣接する磁石３５間で磁束が行き来しにくくなるとともに、当該３５から発せられる磁束は固定子２３側へ向かいやすくなる。このため、磁石３５の固定子２３側へ向かう磁束の密度を好適に確保することができる。

・本例では、コア２４を１段としたが、複数段（Ｎ段：Ｎは２以上の自然数）としてもよい。磁極部２７は、Ｎ＋１段となる。例えば、図１２に示すように、コア２４を２段とした場合、磁極部２７は３段となる。ただし、この場合、固定子２３の軸方向における中央の磁極部２７は、磁極としては機能しない。このようにすれば、コイル２５の総断面積を固定子２３の軸線方向において大きく増大させることができる。このため、コイル２５から発せられる磁束密度の大幅な増大が期待できる。磁石３５として、例えばボンド磁石（プラスチックマグネット）あるいはフェライト磁石等と比べて磁石エネルギ積が大きいとされるネオジューム磁石等を採用する必要はない。ボンド磁石あるいはフェライト磁石等で足りる。

・また、本例では、２つの回転子３０で固定子２３を挟み込むようにしたが、３つ以上の回転子３０を設けるようにしてもよい。例えば図１３に示されるように、３つの回転子３０を設ける場合には、出力軸３１の軸方向において隣り合う２つの回転子３０の間、すなわち上側の回転子３０と中央の回転子３０との間並びに中央の回転子３０と下側の回転子３０との間にそれぞれ固定子２３を介在させる。ここで、中央の回転子３０は、その上下２つの回転子３０と同じものを互いに反対を向けて一体としたかたちとされている。ただし、この中央の回転子３０においては、その上下２つの回転子３０と異なり、磁石ヨーク３４が省略されている。また、磁石支持部材３３は一体的に形成されている。このため、２つの固定子２３により挟み込まれた中央の回転子３０は、磁束をＳ極からＮ極へ通過させることができる。すなわち、この中央の回転子３０は、上下２つの固定子２３の回転子として共用される。このようにすれば、モータトルクを増大させることができる。また、先の図２に示される、いわゆるツインロータタイプのものを単に複数段設けることも考えられるものの、この場合には２つの固定子２３の間に２つの回転子３０を設ける必要がある。この点、図１３に示される構成によれば、２つの固定子２３の間には単一の、しかも磁石ヨーク３４が省略された回転子３０を介在させるだけでよい。このため、モータ１６の軸方向長の増大を抑制することができる。なお、モータ１６の軸方向長の増大が問題にならない場合には、先の図２に示される、いわゆるツインロータタイプのものを複数段設けるようにしてもよい。このようにしても、モータトルクを増大させることは可能である。

・本例では、固定リング２２の内周面、すなわち固定子２３側の面に、当該固定子２３の軸線方向に対して交わる方向へ延びる環状のスリット２２ｂを形成したが、当該スリット２２ｂは環状でなくてもよい。例えば、スリット２２ｂは、複数に分断してもよい。ケーシング２１と固定子２３（正確には、コア２４）との材質の違いによる線膨張の差を吸収できれば、スリット２２ｂに限らず他の構成を採用することも可能である。さらに、固定リング２２の軸方向の肉厚によりケーシング２１の線膨張を吸収できる場合等には、スリット２２ｂを省略してもよい。

・本例では、非磁性体により形成された磁石支持部材３３を介して磁石３５、磁石ヨーク３４及び共通ヨーク３６を出力軸３１に連結するようにしたが、磁束の出力軸３１への漏洩が問題にならないのであれば、当該磁石支持部材３３を省略してもよい。この場合には、例えば図１４に示すように、磁石ヨーク３４を出力軸３１に対して直接的に連結し、磁石３５及び共通ヨーク３６は磁石ヨーク３４に接着固定する。なお、この場合には、磁石３５及び共通ヨーク３６と出力軸３１との間には若干の隙間Ｄを設けることが好ましい。

・本例では、磁石３５を磁石ヨーク３４と共通ヨーク３６とで挟み込む構成としたが、多少の磁束漏れが問題にならないのであれば、磁石３５の全体を磁性体により覆うようにしてもよい。逆に、磁石３５の固定子２３側の側面の全体のみを磁性体により覆うようにしてもよい。すなわち、磁石ヨーク３４は省略してもよい。

・本例では、複数個の磁石３５を、隙間を空けて環状に配設するようにしたが、単一の円環状の永久磁石として構成してもよい。同様に、本例では、各磁石３５と同数の共通ヨーク３６を設けたが、円環状の単一の共通ヨークとして構成してもよい。固定子２３側へ向かう磁束が十分に得られる場合には、このような構成を採用することができる。

・本例では、２つの回転子３０で固定子２３を挟み込む、いわゆるツインロータ式のモータとしたが、単一の回転子３０を固定子２３に対向して配置する、いわゆるシングルロータ式として構成してもよい。

・本例では、固定子２３の周方向において各磁極部２７を等間隔で配設するようにしたが、これら磁極ピッチは多少ずらしてもよい。また本例では、固定子２３の周方向において互いに隣り合う磁極部２７間に形成される隙間は、当該固定子２３の半径方向に沿って延びるように形成されるところ、当該隙間はスキューさせるようにしてもよい。すなわち、固定子２３の周方向において互いに隣り合う２つの磁極部２７間に形成される隙間が、固定子２３の半径方向に対して交わる方向へ延びるように各磁極部２７を形成する。このようにすれば、トルクリップル、あるいはコギングトルクを低減させることが可能となる。

・本例における回転子３０を固定子とし、同じく固定子２３を回転子としてもよい。すなわち、回転子３０をケーシング２１に固定するとともに、出力軸３１に対して相対回転可能に設ける。また、固定子２３をケーシング２１及び回転子３０に対して相対回転可能に設けるとともに、出力軸３１に一体回転可能に設ける。このようにしても、前記実施の形態と同様に、磁石３５の磁場分布を滑らかなサインカーブとすることができる。なお、この場合、回転子３０（ここでは固定子）は、先の図２に示されるように、固定リング２２を利用してケーシング２１に固定することも可能である。また、スリット２２ｂを設けてもよい。

・本例では、モータ１６を電動パワーステアリング装置１の駆動源として適用したが、用途は問わない。

１…電動パワーステアリング装置、１６…モータ、２１…ケーシング、２２…固定リング（固定部材）、２２ｂ…スリット、２３…固定子、２６…電磁石、３０…回転子、３４…磁石ヨーク（磁性体）、３５…磁石、３６…共通ヨーク（他の磁性体）、３６ａ…曲面。

Claims (6)

1. 永久磁石を備えてなる回転子又は固定子、及び電磁石を備えてなる固定子又は回転子が、その軸線方向において対向して配設されてなるアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記回転子又は固定子は、前記永久磁石の前記固定子又は回転子に対向する面の全体を覆う磁性体を備え、
   前記磁性体の前記固定子又は回転子側の面には、前記永久磁石の磁場分布を滑らかなサインカーブとするべく、前記固定子又は回転子側に凸となる曲面であって、前記回転子の回転方向に高さが変化するように湾曲してなる曲面が形成され、
   前記永久磁石は、前記回転子の回転方向において、隙間を空けて複数に分割されてなるとともに、前記永久磁石間の隙間には、他の永久磁石が介在され、
   前記他の永久磁石は、隣に位置する前記永久磁石の極性と同じ極性となるように設けられているアキシャルギャップ型モータ。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記永久磁石及び前記磁性体を含んでなる一対の回転子又は固定子を備え、これら回転子又は固定子は前記固定子又は回転子を間に挟んで互いに対向してなるアキシャルギャップ型モータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記回転子又は固定子は、前記永久磁石の前記固定子又は回転子と反対側の面の全体を覆う他の磁性体を有してなるアキシャルギャップ型モータ。
4. 請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記固定子又は回転子側の磁性体は、前記回転子の回転方向において、隙間を空けて複数に分割されてなるアキシャルギャップ型モータ。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、
   前記回転子及び前記固定子を収容するケーシングを備え、前記固定子は前記ケーシングの内周面に固定部材を介して固定するとともに、前記回転子は前記ケーシングの内周面に対して相対回転可能に支持し、
   前記固定部材は非磁性金属材料により形成するとともに、その固定子側の面には当該固定子の軸線方向に対して交わる方向へ延びるスリットを形成してなるアキシャルギャップ型モータ。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータが駆動源として採用されてなる電動パワーステアリング装置。

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