JPS63310346A - パワ−ステアリング用電動機 - Google Patents

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、電動機パワーステアリング装置に使用される
電動機に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、電動式パワーステアリング装置は、ステアリン
グハンドルの操舵時にステアリングシャフトに生じるね
じれＩ・ルクをトルクセンサで検出し、その検出値に対
応して電動機の出力を減速機を介して出力させ、この出
力を運転者の操舵力を補助するアシスト力として利用す
るものである（電動式パワーステアリング装置の従来例
としては例えば特開昭６０−２３４０６９号公報に開示
されたものがある）。この種パワーステアリング装置に
使用される電動機は、次のような改善すべき点があった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

通常、パワーステアリング装置に使用される電動機は、
自動車のステアリング転舵速度の最大値が７２０　ｄｅ
ｇ／　ｓ　　であり、このステアリングに対して電動機
の増速比が一般に応答性の面から２０以下が選定される
ことから、電動機回転数が４０ｒｐｓ以下に設定される
。ところで、一般に電動機は「電動力応用工学」（昭和
４７年電気学会発行）の第２８０頁から第２８５頁にお
いて論じられているように、同期的な基本波磁束が鉄心
の種々の部分に作用して電磁気的に振動が発生する。こ
の基本波磁束に基づく振動周波数は、電動機の電機子ス
ロット数と電動機回転数との積（Ｎスロット×Ｎ回転数
）で求められ、パワーステアリング装置の電動機の場合
には、電機子のスロット数が２０〜３５スロツトに選定
され、且つ回転数が前述の如（４０ｒｐｓ以下に設定さ
れるために基本波磁束による振動周波数は８００〜１４
００　Ｈｚとなり、電動機のヨークの円環振動数がこの
範囲にあると基本波磁束による磁気的加振刃に共振して
磁気音を発生する。この磁気音は、自動車のハンドル部
に伝わり、且つ自動車と異質な音であるため、運転者が
不快となり自動車を運転するのに支障になり易い。

このような磁気音を低減するため、従来は電動機の磁極
のチャンファ（磁極先端の角取り）及び空隙を大きくし
たり、磁極又は電機子歯をスキュー（斜めにすること）
して対処しているが、いずれも前述した如き基本波磁束
による磁気音を根本的に取り除くことは技術的に困難で
あり、より一層効果的な磁気音防止策が望まれていた。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、電動機に発生する基本波磁束による
磁気音を根本的に取り除き、パワーステアリング装置か
ら生じる振動音の大幅な低減化ひいては運転性の向上化
を図り得るパワーステアリング用電動機を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、パワーステアリング装置に使用される電動
機において、電動機のヨークの円環振動数が電動機の基
本波磁束に基づき発生する磁気振動の振動数より大きく
なるように、ヨークの厚さを設定することで達成される
。

〔作用〕

ヨークの円環振動数を基本波磁束に基づく磁気的振動の
振動数より大きくすることにより、磁気的振動がヨーク
の円環振動数と共振しなくなるために磁気音が有効に低
減される。

そして、ヨークの円環振動数を上記磁気的振動数より大
きくするためには次式で示すようにヨークの厚さを増す
か長さを長くすることにより達成される。

すなわち、ヨークの円環振動周波数ｆ、は次式％式％ ｎ；円環振動次数、Ｒ；円環（ヨーク）の平均半径（ｃ
＋ａｌ　ｔ　Ｅ　：ヨーク材の弾性係数（ｋｇ／　ｃｍ
”）　を工；断面２次モーメント＝Ｑ　ｔ’／１２．　
Ｑ　；ヨークの長さくｃｍ）　ｚ　ｔ　；ヨークの厚さ
く”）　ｔ　ｇ　：重力加速度Ｃｃｗａ／　ｓ　”）　
、γＧ平均局長単位長さ当りの重量＝ｔＱρ、ρ；ヨー
ク材の比重（ｇ／ｃｍ”）　　である。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

第１図は本発明の適用対象となるパワーステアリング用
電動機の半裁断面図である。

図中、１は電動機のヨーク、２は界磁巻数、３は界磁巻
線２を巻装する磁極（ステータコア）、４は磁極３をヨ
ーク内周に固定するための磁極止めねじ、５は電機子、
６は整流子、７は刷子、８は反整流子側のブラケット、
９は整流子側のブラケットである。

しかして、この種のパワーステアリング装置用の電動機
は、図示されないステアリングの操舵時のステアリング
トルク信号に基づき、磁極３が界磁巻線２により励磁さ
れ、同時に刷子７より整流子６を通じて電機子Ｓに通電
されると電機子５が回転し、この回転力が減速機構を介
して減速増大されて、ステアリングをアシスト（助勢）
する。

ところで、この種の電動機は〔発明が解決しようとする
問題点〕でも述べたように、電動機自身に基本波磁束に
基づく振動が生じ、その振動周波数は８００〜１４００
ｋＨｚとなる。従って、電動機のヨーク１の円環振動数
がこの範囲にあると、ヨークｌが基本波磁束による磁気
的加振力に共振して磁気音が発生する。このような共振
の生じる円環振動数は前述したように（１）式で表わす
ことができる。ここで、電動機のヨークｌの仕様を次の
ように設定した場合に、共振するヨークの厚さｔを（１
）式から求めてみる。なお、以下に列挙するｎ、Ｒ，Ｅ
・・・・・・等の各意味は、（１）式で定義したものと
同義である。

ｎ＝２（磁極数４の場合ｎ　＝　Ｐ　／　２　＝　４　
／　２となる。） ｎ＝４．７５　（ｃ＠）　（パワーステアリングの場合
およそｎ＝４〜７　（ｃ＋ｍ）である）Ｅ　＝　２　、
　Ｉ　Ｘ　１０８（ｋｇ／ｃ＋ｍ”）　（鋼板の弾性係
数）ｎ＝１７．０５　（ｃ−）（パワーステアリングの
場合およそＱ　＝　１３〜２３　（ｃｍｌである）ｇ＝
９８０　Ｃａｍ／ｓ”）　ｔ　ｐ　＝　７．８５　（ｇ
／ａｍり（鋼板） 以上の仕様の下で、電動機の基本波磁束８００〜１４０
０Ｈｚの加振力に共振するヨーク１の厚さｔの下限値と
上限値を求めると、ヨーク１の円環振動数ｆｙｒ＝８０
０Ｈｚとなるヨーク１の厚さｔｌは、ｔ１＝０．２８６
ｃｍとなり、円環振動数ｆｙｚ＝１４００Ｈｚとなるヨ
ーク１の厚さｔ２は、Ｌ２＝０．５００ｃｍとなる。第
２図は、このヨーク１の厚さもと円環振動数ｆとの関係
を表わす特性図で、特性線１０に示すように、ヨークの
円環振動周波数ｆ、は、ヨークの厚さｔに比例して増加
する関係にあり、磁気音を避けるにはｔ〉し２の関係に
なればよい。　例えば、パワーステアリング電動機とし
てステアリングに対して電動機の増速比２０以下で電動
機のスロット数２０〜３５スロツトを選定した場合には
、電動機の基本波磁束に基づく振動数が、「発明が解決
しようとする問題点〕でも述べたように転舵速度７２０
ｄｅｇ／ｓに対して８００−１４００Ｈｚになるからモ
ータのヨーク１をｔ＝５＋ｕｉ以上に選定すれば磁気音
の発生を防止することができる。

このようなヨークの厚みにするには、製造段階でヨーク
を初めからこのような厚みの仕様に成形する他に、既存
のヨークでは厚さが足りない場合、例えばｔ＝５ｍｍが
要求されるのに対して、既存のヨークの厚さが４ｍｍに
設計製作されている時には、１ａ＋＋＋＋の厚みのバン
ドを設けることにより磁気音を減少させることができる
０以上のようにヨークの厚さを４鳳■に設計したものを
磁気音の関係から５１１Ｉｌｌにする場合には重量、形
状が若干大きくなるがヨークの励ｆｉＡＴ　（アンペア
ターン）が減少するノテ、出力の増加となり実施しやす
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、電動機に発生する基本波
磁束による磁気音を根本的に取り除き、パワーステアリ
ング装置に生じる振動音の大幅な低減化ひいては運転性
の向上化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象となるパワーステアリング電
動機の具体例を示す半裁断面図、第２図は上記電動機の
ヨークの厚さと円環振動数の関係を表わす特性線図であ
る。 １・・・ヨーク、２・・・界磁巻線、３・・・磁極、５
・・・電機第　１　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ヨーク、界磁極及び電機子を備え、パワーステアリ
   ング装置の駆動源として操舵機構に組込まれる電動機に
   おいて、前記ヨークの円環振動数が前記電動機の基本波
   磁束に基づき発生する磁気振動の振動数より大きくなる
   ように、ヨークの厚さを設定してなることを特徴とする
   パワーステアリング用電動機。