JPH0374164A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JPH0374164A
JPH0374164A JP1207980A JP20798089A JPH0374164A JP H0374164 A JPH0374164 A JP H0374164A JP 1207980 A JP1207980 A JP 1207980A JP 20798089 A JP20798089 A JP 20798089A JP H0374164 A JPH0374164 A JP H0374164A
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cogging torque
armature
permanent magnet
electric motor
armature core
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JP1207980A
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Hisatsugu Ishikura
石倉　久嗣
Seiji Yamashita
誠二 山下
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
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Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動式パワーステアリング装置用の電動機に
係わり、特にその異磁極が永久磁石で構成された電動機
に関する。
〔従来の技術〕
異磁極として永久磁石を用いた直流電動機では、電機子
に通電していないときでもそれを回転させるための所要
トルクが第３図のように変動する。
このトルク変動分はコギングトルクと呼ばれる。
永久磁石を異磁極として用いた電動機を電動式のパワー
ステアリング装置の操舵力アシスト用として用いた場合
、コギングトルクが発生するとそれは電動機と接続され
ているハンドルに伝わり、運転者が不自然な力を感じる
原因となる。
コギングトルクは、第４図（ａ）、　（ｂ）に示すよう
に、１つの永久磁石２と電機子鉄心１のティース２５と
の位置関係の違いによる磁気的な吸引力の違いが原因と
なって発生する。特に２極でスロット数が偶数の場合に
は（スロットは隣接するティースス５の間）、第４図（
ａ）に示す位置関係から電機子鉄心１が回転して第４図
（ｂ）の位置関係に進み、さらに回転して第４図（ａ）
の位置関係になる間を周期として第３図のような大きな
トルク変動が生じる。
このコギングトルクを低減するための従来技術としては
、特開昭６１−３０９５６号に示されたものがある。こ
れは、第５図のように、電機子鉄心（第５図はこの側面
図）のティース２５とその間のスロット２６をねじる、
いわゆるスキュという方法を用いたものである。例えば
エスロットスキュの場合は、第５図の整流子１７側の電
機子鉄心１の端面１４と、永久磁石２との位置関係が第
４図（ａ）のようになっているときは、反対側の端面１
５は第４図（ｂ）の位置関係となり、電機子鉄心１の回
転１こともなう磁束の急変、つまりトルク変動が両端で
相殺して抑制される。従ってコギングトルクが低減され
る。
また、コギングトルク低減の別の方法として、第６図に
示すように、電機子鉄心ｌの中心１９と永久磁石の内径
の中心２０の中心をずらせて、電機子と永久磁石のギャ
ップを変化させる、不等ギャップと呼ばれる方法がある
。この方法によると１例えばＮ極に励磁された永久磁石
異磁極２から、隣り合う逆極性の永久磁石異磁極３への
磁束量の変化と極性の変化が緩やかとなり、コギングト
ルクを低減する効果がある。
電機子鉄心のスキュ量に対するコギングトルクの測定結
果を第７図に示す。スキュ効果は等ギャップ、不等ギャ
ップにかかわらず大きい。次に不等ギャップにおける電
機子鉄心中心１９と永久磁石の内径の中心２０との偏心
量に対するコギングトルクを第８図に示す。不等ギャッ
プの効果は特に電機子鉄心のスキュをしない場合に大き
い。この結果を比較すると、電機子鉄心のスキュの方が
不等ギャップよりもコギングトルク低減の効果は大きい
。
〔発明が解決しようとする課題〕
電機子鉄心のスキュによりコギングトルクの大幅な低減
が図れるが、スキュの効果が大きいのは、電機子鉄心が
存在する部分に限られている。ところが、一般に永久磁
石を異磁極とした電動機の設計においては、第９図のよ
うに電機子鉄心の両端面１４．’　１５よりも永久磁石
２の軸方向の長さを長くすることによって、有効磁束量
を確保するようにしている。（このように永久磁石を長
くしなければならないのは、フェライト磁石の動作点が
３０００ガウス程度と低いためであり、永久磁石を長く
して集磁させることにより電動機を小形化できるからで
ある）このため電機子鉄心から外れた部分２４の永久磁
石２の影響が避けられず、この部分２４の長さに対する
コギングトルクの増加量（電機子鉄心と永久磁石の長さ
が一致する場合のコギングトルクよりの増加量）は第１
０図のようになる。
電機子鉄心と永久磁石の軸方向の長さを同一にすればこ
のコギングトルクの増加は避けられるが、エスロットス
キュと不等ギャップとを組合わせるだけでは、パワース
テアリング用の電動機の大きさから、コギングトルクを
６０ｇｆｃｍ以下にすることはできない。このためにハ
ンドル操舵時に運転者が電動機のコギングトルクを感じ
てしまうという操舵フィーリング上の問題があった。
本発明の目的は、さらに大幅にコギングトルクを低減さ
せることにより、パワーステアリングの良好な操舵フィ
ーリングを実現できる電動機を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、電機子鉄心のスキュと不
等ギャップとを設け、さらに永久磁石異磁極の中心を機
械的な中心からずらして配置した構造とした。
〔作　用〕 永久磁石異磁極の中心を機械的中心軸からずらすことに
より、１つの異磁極の両端部で発生するコギングトルク
と、隣り合う逆極性の異磁極の両端部で発生するコギン
グトルクが相殺するようにすれば、コギングトルクを大
幅に減らすことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により説明する。第２図は本発明
の永久磁石異磁極電動機９、電磁クラッチ１０．減速機
１１から成る駆動部の全体構造を示すもので、電動機９
の一実施例が、第２図のＡ−Ａ断面として第１図に示さ
れている。この第１図において、電機子鉄心１は１４個
のスロットを有しており、エスロットスキュが施され（
第２図）、かつ不等ギャップが設けられている。さらに
異磁極を構成する永久磁石２，３の軸方向に電機子鉄心
１から外れた部分（第９図の部分２４）におけるティー
ス２５及びスロット２６と永久磁石との位置関係がずれ
るように、永久磁石２，３の中心線４，５を機械的な中
心軸からずらして配置している。例えば今の場合、１４
個のスロットがあるので、一方の永久磁石のみを０．５
スロツト分、即ち（３６０度／　１４）ｘ　Ｏ，５＝　
１２．９度だけ機械的中心軸からずらせばよい。このよ
うにしたときの電機子断面を第１１図に示す。この図に
見られるように、永久磁石２の両端部２７．２８が電機
子鉄心のティース２５の上にある場合、逆極性の永久磁
石３における両端部２９．３０は丁度スロット２６の上
に位置するようになる。この位置関係を保つことにより
、電機子鉄心１の回転にともなう磁束の変動が抑制され
、コギングトルクが低減する。
但し第１１図に示すように片側の永久磁石２だけを移動
配置すると、電動機の正逆回転における性能差が大きく
なるため、実際には両側の永久磁石２゜３を０．２５ス
ロツト分、上記の例では６．４度づつ機械的中心軸から
ずらす方がよく、第１図に示した構成はそのようにした
実施例を示している。
第１２図は、上記のような永久磁石異磁極の取付ピッチ
を不等ピッチとして機械的中心軸から磁極中心をずらし
た場合のコギングトルクの測定値を示すもので、１スロ
ツトのスキュと不等ギャップとを併用して３０ｇｆｃｍ
程度までコギングトルクを抑圧できることを示しており
、従来技術に比べて大幅なコギングトルク低減の効果が
認められる。また、本実施例の不等ピッチの永久磁石異
磁極の配置によれば、例えばスキュ量を０．５スロツト
としても、不等ピッチを用いない従来のｌスロットスキ
ュの場合よりもコギングトルクは小さい。スキュ量を大
きくするのは加工上不利であるので、加工の簡単な異磁
極の不等ピッチと小さい量のスキュを組合わせてコギン
グトルクを十分抑圧すれば、性能のよい電動機を高い生
産性でもって実現することができる。
なお１本実施例は２極の電動機について説明したが、４
極あるいはそれ以上の多極機についても同様に構成でき
る。また、本発明は電機子の回転にともなう磁束の変動
を抑制しているため、無通電時のコギングトルクに限ら
ず、通電時の出力トルクの脈動を低減する効果も有する
。従って、本発明の利用分野は電動式パワーステアリン
グ装置に限らず、定コギングトルクあるいは通電時の低
トルク脈動が求められる場合には、利用可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、操舵力アシスト用電動機のコギングト
ルクと通電時の出力トルクの脈動を低減できるので、滑
らかな操舵フィーリングを実現できるという効果がある
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す電動機の断面図、第２
図は電動式パワーステアリング装置の駆動部の全体構成
図、第３図及び第４図はコギング１−ルクの説明図、第
５図は電機子鉄心のスキュの説明図、第６図は不等ギャ
ップの説明図、第７図はスキュ量に対するコギングトル
クの測定例を示す図、第８図は不等ギャップに対するコ
ギングトルクの測定例を示す図、第９図及び第１０図は
電機子鉄心と永久磁石の軸方向長の違いから生じるコギ
ングトルクの説明図、第１１図及び第１２図は永久磁石
異磁極の本発明になる不等ピッチ配置の例を示す図及び
不等ピッチ配置によるコギングトルクの測定例を示す図
である。 １・・・電機子鉄心、２，３・・・永久磁石異磁極、４
゜５・・・永久磁石の中心線、２５・・・ティース、２
６・・スロワ１−０

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石を異磁極として用いた電動機において、各
    永久磁石の電機子回転方向の両端部分を電機子鉄心の突
    出部であるテイースが通過するときと隣接するテイース
    の間のスロットが通過するときの磁束の変化により発生
    するコギングトルクが、複数の永久磁石に対して互いに
    相殺するように各永久磁石の電機子回転方向の取付位置
    を定めたことを特徴とする電動機。 ２、前記電機子鉄心のテイースを、電機子回転方向にね
    じったスキュ構造としたことを特徴とする請求項１記載
    の電動機。 ３、各永久磁石の電機子回転方向の両端部分の電機子回
    転中心軸からの距離が、電機子回転方向の中心部分の電
    機子回転中心軸からの距離よりも大きくなる不等ギャッ
    プ構造としたことを特徴とする請求項１もしくは２記載
    の電動機。
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