WO2018180637A1 - ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018180637A1
WO2018180637A1 PCT/JP2018/010598 JP2018010598W WO2018180637A1 WO 2018180637 A1 WO2018180637 A1 WO 2018180637A1 JP 2018010598 W JP2018010598 W JP 2018010598W WO 2018180637 A1 WO2018180637 A1 WO 2018180637A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnet
rotor
umbrella
circumferential direction
motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/010598
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀幸 金城
明 一円
Original Assignee
日本電産株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社 filed Critical 日本電産株式会社
Priority to JP2019509306A priority Critical patent/JPWO2018180637A1/ja
Priority to CN201880022442.2A priority patent/CN110462983A/zh
Publication of WO2018180637A1 publication Critical patent/WO2018180637A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor, a motor, and an electric power steering device.
  • the motor rotor includes a rotor core that rotates together with the shaft, and a plurality of magnets provided in the circumferential direction of the rotor core.
  • Such cogging torque generated during operation of the motor leads to an increase in vibration and noise of the motor. For this reason, it is desired to suppress the occurrence of cogging torque in the motor.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a rotor core is divided into a plurality of parts in the axial direction, and magnets of the plurality of rotor cores are inclined (skewed) with respect to the axial direction. Furthermore, in this Patent Document 1, magnets are provided in a plurality of stages in the axial direction of the rotor core, and magnetic flux, circumferential width dimension, axial length dimension between one stage magnet and another stage magnet. A configuration in which the radial thickness and area are different from each other is disclosed.
  • the motor as described above has a problem that it takes time to assemble the rotor and productivity is lowered.
  • an object of the present invention is to provide a rotor, a motor, and an electric power steering device that can suppress cogging torque and simplify assembly.
  • One aspect of the rotor of the present invention includes a shaft that rotates about a central axis extending in the vertical direction, a rotor core that is fixed to the shaft, a part of the rotor core in the axial direction, and a circumferential direction.
  • a plurality of first magnets arranged at intervals and a plurality of second magnets provided at positions different from the first magnet in the axial direction of the rotor core and arranged at intervals in the circumferential direction
  • the first magnet and the second magnet have the same magnetic flux density and different shapes.
  • One aspect of the motor of the present invention includes the rotor described above and a stator that faces the rotor via a gap in the radial direction.
  • One aspect of the electric power steering apparatus of the present invention includes the motor described above.
  • a rotor, a motor, and an electric power steering device that can suppress cogging torque and simplify assembly.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor according to the embodiment taken along line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor according to the embodiment, taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a part of the rotor according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a part of the motor according to the embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a part of the motor according to the embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a part of the stator according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of cogging torque in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus including a motor according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a modification of the stator according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a modification of the rotor according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the motor 10 includes a rotor 20 and a stator 30.
  • axial direction a direction parallel to the central axis J
  • radial direction a direction around the central axis J
  • the circumferential direction that is, the circumference of the central axis J
  • plane view means a state viewed from the axial direction.
  • the upper side in FIG. 1 in the axial direction along the central axis J is simply referred to as “upper side”
  • the lower side is simply referred to as “lower side”.
  • the vertical direction does not indicate the positional relationship or direction when incorporated in an actual device.
  • the actual structure may be different from the scale, number, or the like in each structure.
  • the rotor 20 includes a shaft 21 disposed along a central axis J extending in the vertical direction, a rotor core 22 fixed to the shaft 21, a first magnet 23, and a second magnet 24.
  • the shaft 21 is supported by a plurality of bearings 15 and 16 provided in the motor housing 11 so as to be rotatable around the central axis J.
  • the shaft 21 has a cylindrical shape extending in the direction along the central axis J.
  • the shaft 21 is fixed to the rotor core 22 by press-fitting or bonding.
  • the shaft 21 may be fixed to the rotor core 22 via a resin member or the like. That is, the shaft 21 is fixed directly or indirectly to the rotor core 22.
  • the shaft 21 may be a hollow member and is not particularly limited.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 10 according to the present embodiment taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor of this embodiment, taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of the rotor of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing a part of the motor of the present embodiment, and is an enlarged sectional view of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a part of the motor of the present embodiment, and is an enlarged sectional view of FIG.
  • the rotor core 22 is a cylindrical member.
  • the rotor core 22 has a polygonal outer shape when viewed from the axial direction.
  • the outer shape of the rotor core 22 is an octagon.
  • the rotor core 22 is a hollow substantially octagonal column.
  • the outer shape of the rotor core 22 may be circular.
  • the rotor core 22 is a laminated steel plate in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction.
  • the rotor core 22 is provided with a through hole 22h through which the shaft 21 passes in the center in plan view.
  • the first magnet 23 is provided on a part of the upper side of the rotor core 22 in the axial direction.
  • the first magnet 23 is a plate-like member extending in the axial direction.
  • the first magnets 23 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the first magnet 23 includes a pair of first side surface portions 23s facing the circumferential direction, a first outer surface portion (outer circumferential surface) 23t facing the radially outer side, and a first facing the radially inner side. 1 inner surface part 23u.
  • the pair of first side surface portions 23s extend radially outward from both circumferential end portions of the first inner surface portion 23u.
  • the first side surface portion 23s is substantially linear when viewed from the axial direction.
  • the first inner surface portion 23u is substantially linear when viewed from the axial direction.
  • the first inner surface portion 23u is opposed to the core outer peripheral surface 22f facing the radially outer side of the rotor core 22 in the radial direction.
  • the first outer surface portion 23t is a curved surface that protrudes radially outward, and has an arc shape centered on the central axis J. Note that the first outer surface portion 23t is not necessarily a curved surface.
  • the first outer surface portion 23t may be a flat surface. That is, when viewed from the axial direction, the outer shape of the first outer surface portion 23t may be linear.
  • the second magnet 24 is provided at a position different from the first magnet 23 in the axial direction of the rotor core 22. Specifically, the second magnet 24 is provided on a part of the lower side of the rotor core 22 in the axial direction. The second magnet 24 is disposed so as to contact the lower end of the first magnet 23. In the axial direction, there may be a gap between the first magnet 23 and the second magnet 24, and an adhesive or other member may be interposed.
  • the second magnets 24 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the second magnet 24 is a plate-like member extending in the axial direction.
  • the second magnet 24 includes a pair of second side surface portions 24s facing in the circumferential direction, a second outer surface portion (outer circumferential surface) 24t facing in the radial direction, and a second direction facing inward in the radial direction. 2 inner surface portions 24u.
  • the pair of second side surface portions 24s extend radially outward from both circumferential end portions of the second inner surface portion 24u.
  • the second side surface portion 24s is substantially linear when viewed from the axial direction.
  • the second inner surface portion 24u is substantially linear when viewed from the axial direction.
  • the second inner surface portion 24u faces the core outer circumferential surface 22f facing the radially outer side of the rotor core 22 in the radial direction.
  • the second outer surface portion 24t is a curved surface that protrudes radially outward, and has an arc shape centered on the central axis J.
  • the curvature radius of the second outer surface portion 24t is equal to the curvature radius of the first outer surface portion 23t.
  • the second outer surface portion 24t is not necessarily a curved surface.
  • the second outer surface portion 24t may be a flat surface. That is, when viewed from the axial direction, the outer shape of the second outer surface portion 24t may be linear.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same magnetic flux density and different shapes. Specifically, the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same volume. The first magnet 23 and the second magnet 24 have different dimensions in at least one of the circumferential direction, the axial direction, and the radial direction centered on the central axis J.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have different circumferential widths W1, W2.
  • the circumferential width W1 of the first magnet 23 is smaller than the circumferential width W2 of the second magnet 24.
  • the second magnet 24 protrudes outward in the circumferential direction from the first magnet 23.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have different thicknesses T1 and T2 in the radial direction around the central axis J.
  • the thickness T 1 of the thickest portion of the first magnet 23 is larger than the thickness T 2 of the thickest portion of the second magnet 24.
  • the axial length L1 of the first magnet 23 is the same as the axial length L2 of the second magnet 24.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same volume. Therefore, in the present embodiment, the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same cross-sectional area in the cross section orthogonal to the axial direction.
  • the axial length L1 of the first magnet 23 may be different from the axial length L2 of the second magnet 24.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have different cross-sectional areas in a cross section orthogonal to the axial direction.
  • the axial length L 2 of the second magnet 24 is larger than the axial length L 1 of the first magnet 23, and the sectional area of the first magnet 23 is the sectional area of the second magnet 24.
  • a larger configuration can be adopted.
  • the axial length L1 of the first magnet 23 is larger than the axial length L2 of the second magnet 24, and the sectional area of the second magnet 24 is the first magnet.
  • a configuration larger than the cross-sectional area of 23 can be employed.
  • the position of the center Mc1 in the circumferential direction of the first magnet 23 is the same as the position of the center Mc2 in the circumferential direction of the second magnet 24.
  • the position of the center Mc1 in the circumferential direction of the first magnet 23 may be different from the position of the center Mc2 in the circumferential direction of the second magnet 24.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 are made of the same type of magnetic material.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 are respectively a sintered magnet, a bond magnet, and a ferrite material using a neodymium material.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a part of the stator of the present embodiment.
  • the stator 30 includes a first stator core 31, a second stator core 32, a coil 30C (see FIG. 1), and an insulating member 30Z (see FIG. 1).
  • the first stator core 31 and the second stator core 32 are arranged side by side along the axial direction with the central axis J as the center.
  • the surfaces facing the axial direction of the first stator core 31 and the second stator core 32 are in contact with each other.
  • the first stator core 31 is disposed in a part of the stator 30 on the upper side in the axial direction.
  • the first stator core 31 is a laminated steel plate in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction.
  • the first stator core 31 has an annular first core back portion 37 and a plurality of first teeth 33.
  • the first stator core 31 is a so-called divided core.
  • the first core back portion 37 is configured by connecting a plurality of fan-shaped core pieces 39A in the circumferential direction.
  • Each core piece 39A that constitutes the first core back portion 37 has a plurality of first grooves 39s that are recessed radially inward on the outer surface. Each first groove 39 s is located on the radially outer side of each first tooth 33.
  • the first stator core 31 may be not only a split core but also other types of cores such as so-called straight cores and round cores.
  • the first teeth 33 are provided on the inner peripheral surface of each core piece 39A.
  • the first teeth 33 extend from the inner surface of the first core back portion 37 toward the radially outer side.
  • the first teeth 33 are arranged at equal intervals on the inner side surface of the first core back portion 37 with an interval in the circumferential direction.
  • the first teeth 33 face the rotor 20 in the radial direction.
  • the first tooth 33 has a first umbrella 35 at the radially inner end of the first tooth 33.
  • the first umbrella 35 extends from the radially inner end of the first tooth 33 to both sides in the circumferential direction.
  • a gap is formed between the adjacent first umbrella 35 and the first umbrella 35 in the circumferential direction. In the following description, the gap is referred to as a first slot open 40A.
  • the first umbrella 35 faces the first magnet 23 in the radial direction.
  • the second stator core 32 is disposed on a part of the stator 30 on the lower side in the axial direction.
  • the second stator core 32 is disposed in contact with the lower end of the first stator core 31 in the axial direction.
  • the second stator core 32 is joined to the first stator core 31 by caulking or the like.
  • the second stator core 32 is a laminated steel plate in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. As shown in FIGS. 3, 6, and 7, the second stator core 32 includes an annular second core back portion 38 and a plurality of second teeth 34.
  • the second stator core 32 is a so-called divided core.
  • the second core back portion 38 is configured by connecting a plurality of fan-shaped core pieces 39B in the circumferential direction.
  • Each core piece 39B constituting the second core back portion 38 has a plurality of second grooves 39t that are recessed radially inward on the outer surface.
  • Each second groove 39t is located on the radially outer side of each second tooth 34.
  • the circumferential position of the second groove 39t is the same as the circumferential position of the first groove 39s.
  • the second stator core 32 may be not only a split core but also other types of cores such as a so-called straight core and a round core.
  • the second teeth 34 are provided on the inner peripheral surface of each core piece 39B.
  • the second teeth 34 extend radially outward from the inner surface of the second core back portion 38.
  • the second teeth 34 are arranged at equal intervals on the inner side surface of the second core back portion 38 with an interval in the circumferential direction.
  • the second teeth 34 face the rotor 20 in the radial direction.
  • the second tooth 34 has a second umbrella 36 at the radially inner end of the second tooth 34.
  • the second umbrella 36 extends from the radially inner end of the second tooth 34 to both sides in the circumferential direction. In the circumferential direction, a gap is formed between the second umbrella 36 and the second umbrella 36 adjacent to each other. In the following description, the gap is referred to as a second slot open 41A.
  • the second umbrella 36 faces the second magnet 24 in the radial direction.
  • the first tooth 33 and the second tooth 34 overlap in the axial direction.
  • the center Mc11 of the width dimension in the circumferential direction of the first tooth 33 and the center Mc12 of the width dimension in the circumferential direction of the second tooth 34 overlap each other in the axial direction.
  • the width dimension W21 in the circumferential direction of the first tooth 33 and the width dimension W22 in the circumferential direction of the second tooth 34 are the same.
  • the shape of the first umbrella 35 and the second umbrella 36 is different from each other. Specifically, the first umbrella 35 and the second umbrella 36 have different dimensions in at least one of the circumferential direction and the axial direction. In the present embodiment, the first umbrella 35 and the second umbrella 36 have different width dimensions W11 and W12 in the circumferential direction.
  • the circumferential width W11 of the first umbrella 35 is larger than the circumferential width W12 of the second umbrella 36.
  • the circumferential width of the first slot opening 40A is narrower than the width of the second slot opening 41A.
  • the axial length L11 of the first umbrella 35 is the same as the axial length L1 of the first magnet 23 facing in the radial direction.
  • the axial length L12 of the second umbrella 36 is the same as the axial length L2 of the second magnet 24 facing in the radial direction.
  • the axial length L11 of the first umbrella 35 is the same as the axial length L12 of the second umbrella 36.
  • the axial dimension of the first stator core 31 is the same as the axial dimension of the second stator core 32. That is, in the axial direction, the dimension of the first core back part 37 is the same as the dimension of the second core back part 38. In the axial direction, the dimension of the first tooth 33 is the same as the dimension of the second tooth 34.
  • the material of the insulating member 30Z (see FIG. 1) is an insulating resin.
  • the coil 30C (see FIG. 1) is wound around the first tooth 33 and the second tooth 34 via the insulating member 30Z.
  • the material of the insulating member 30Z is not limited to resin as long as it has insulating properties, and other materials may be used.
  • FIG. 8 is a diagram showing a waveform of cogging torque in the motor of the present embodiment.
  • the rotor 20 and the stator 30 have the above-described configuration. Therefore, as shown in FIG. 8, the waveform of the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first stator core 31 is the waveform of the cogging torque generated between the second magnet 24 and the second stator core 32. In contrast, the phase is reversed.
  • the cogging torque of the motor 10 is a combination of these cogging torques. Thereby, the cogging torque of the motor 10 can be reduced. As a result, vibration and noise generated in the motor 10 can be reduced. Further, in the motor 10 of the present embodiment, torque ripple can be reduced as compared with the conventional motor 10.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 of the rotor 20 have the same magnetic flux density and different shapes.
  • the phase of cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the second The phase of the cogging torque generated between the magnet 24 and the second umbrella 36 can be shifted from each other.
  • the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the cogging torque generated between the second magnet 24 and the second umbrella 36 cancel each other,
  • the combined cogging torque in the motor 10 including the rotor 20 can be reduced.
  • the rotor 20, the motor 10, and the electric power steering device 500 described later can suppress vibration and noise generated during operation.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same volume.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have different dimensions in at least one of the circumferential direction, the central axis J direction, and the radial direction centered on the central axis J.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have the same position of the center Mc in the circumferential direction.
  • the first magnet 23 and the second magnet 24 have different cross-sectional areas in a cross section orthogonal to the axial direction.
  • the 1st magnet 23 and the 2nd magnet 24 are comprised from the same kind of magnetic material. In this way, the cogging torque can be easily suppressed without skewing the first magnet 23 and the second magnet 24.
  • the first outer surface portion 23t of the first magnet 23 and the second outer surface portion 24t of the second magnet 24 are such that the outer peripheral surfaces facing radially outward are centered on the central axis J. It has an arc shape and the same radius of curvature. Thereby, the air gap between the rotor 20 and the stator 30 can be made uniform. Thereby, while suppressing cogging torque, the flow of magnetic flux becomes smooth and torque can be increased.
  • the first umbrella 35 and the second umbrella 36 of the stator 30 have different width dimensions in the circumferential direction.
  • the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the second magnet are obtained by making the shapes of the first umbrella 35 and the second umbrella 36 different from each other.
  • the phase can be shifted from each other by the cogging torque generated between 24 and the second umbrella 36.
  • the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the cogging torque generated between the second magnet 24 and the second umbrella 36 cancel each other,
  • the combined cogging torque in the motor 10 including the stator 30 can be reduced.
  • vibration and noise generated in the motor 10 can be suppressed.
  • the first umbrella 35 and the second umbrella 36 have different dimensions in at least one of the circumferential direction and the axial direction. Therefore, the phase of the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the phase of the cogging torque generated between the second magnet 24 and the second umbrella 36 are mutually set. Can be shifted.
  • the first tooth 33 and the second tooth 34 are arranged at the same position in the circumferential direction, and the width dimension in the circumferential direction is the same.
  • the synthetic cogging torque in the motor 10 can be reduced.
  • vibration and noise generated in the motor 10 can be suppressed.
  • part in which the conducting wire which comprises the coil 30C is wound is the same as the 1st teeth 33 and the 2nd teeth 34, the width dimension of the 1st umbrella 35 and the 2nd umbrella 36 is the same. Even if they are different from each other, the coil 30 ⁇ / b> C can be configured by easily winding a conductive wire around the first tooth 33 and the second tooth 34.
  • the first umbrella 35 and the second umbrella 36 have the lengths of the first magnet 23 and the second magnet 24 in which the axial lengths L11 and L12 are opposed in the radial direction. It is the same as L1 and L2.
  • part in which the conducting wire which comprises the coil 30C is wound is the same in the 1st teeth 33 and the 2nd teeth 34. FIG. For this reason, even if the shapes of the umbrellas are different, the coil 30C can be configured by easily winding a conducting wire.
  • FIG. 9 schematically shows an electric power steering apparatus 500 including the motor 10 according to the present embodiment.
  • the electric power steering apparatus 500 is provided in a vehicle such as an automobile.
  • the electric power steering apparatus 500 includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540.
  • the steering system 520 is, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522 (also referred to as “steering column”), universal shaft joints 523A, 523B, and a rotating shaft 524 (also referred to as “pinion shaft” or “input shaft”). ), A rack and pinion mechanism 525, a rack shaft 526, left and right ball joints 552A and 552B, tie rods 527A and 527B, knuckle 528A and 528B, and left and right steering wheels (for example, left and right front wheels) 529A and 529B.
  • Steering handle 521 is connected to rotating shaft 524 via steering shaft 522 and universal shaft joints 523A and 523B.
  • the rotating shaft 524 is connected to the rack shaft 526 via a rack and pinion mechanism 525.
  • the rack and pinion mechanism 525 includes a pinion 531 provided on the rotation shaft 524 and a rack 532 provided on the rack shaft 526.
  • the right end of the rack shaft 526 is connected to the right steering wheel 529A via a ball joint 552A, a tie rod 527A, and a knuckle 528A.
  • the left end of the rack shaft 526 is connected to the left steering wheel 529B via a ball joint 552B, a tie rod 527B, and a knuckle 528B.
  • the right side and the left side correspond to the right side and the left side as viewed from the driver sitting on the seat, respectively.
  • Steering system 520 generates steering torque when the driver operates steering handle 521.
  • the steering torque is transmitted to the left and right steering wheels 529A and 529B via the rack and pinion mechanism 525. Accordingly, the driver can operate the left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an ECU 542, a motor 543, a speed reduction mechanism 544, and a power conversion device 545.
  • the auxiliary torque mechanism 540 gives auxiliary torque to the steering system 520 from the steering handle 521 to the left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque may be referred to as “additional torque”.
  • the motor 543 corresponds to the motor 10 in the present embodiment.
  • the steering torque sensor 541 detects the steering torque of the steering system 520 applied by the steering handle 521.
  • the ECU 542 generates a drive signal for driving the motor 543 based on a detection signal from the steering torque sensor 541 (hereinafter referred to as “torque signal”).
  • the motor 543 generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal.
  • the auxiliary torque is transmitted to the rotating shaft 524 of the steering system 520 via the speed reduction mechanism 544.
  • the speed reduction mechanism 544 is, for example, a worm gear mechanism.
  • the auxiliary torque is further transmitted from the rotating shaft 524 to the rack and pinion mechanism 525.
  • the electric power steering apparatus 500 can be classified into a pinion assist type, a rack assist type, a column assist type, and the like depending on a place where the auxiliary torque is applied to the steering system 520.
  • FIG. 9 illustrates a pinion assist type electric power steering apparatus 500.
  • the electric power steering apparatus 500 may be a rack assist type, a column assist type, or the like.
  • the ECU 542 can receive not only a torque signal but also a vehicle speed signal, for example.
  • the external device 560 is a vehicle speed sensor, for example.
  • the external device 560 may be another ECU that can communicate via an in-vehicle network such as a CAN (Controller Area Network).
  • the microcontroller of the ECU 542 can perform vector control or PWM control of the motor 543 based on a torque signal, a vehicle speed signal, or the like.
  • the electric power steering apparatus 500 operates the left and right steering wheels 529A and 529B using a combined torque obtained by adding the auxiliary torque of the motor 543 to the steering torque of the driver.
  • FIG. 10 is a partial perspective view of a modified stator 130 that can be employed in the above-described embodiment.
  • the configuration other than the stator 130 is the same as that of the above-described embodiment. That is, the stator 130 faces the rotor 20 (see FIG. 4) of the above-described embodiment in the radial direction.
  • the stator 130 of this modification has an umbrella 135 that is opposed to the first magnet 23 and the second magnet 24 shown in FIG. 4 in the radial direction.
  • the umbrella 135 extends in the axial direction with a uniform width dimension.
  • the rotor 20 shown in the above-described embodiment can be used between the first magnet 23 and the umbrella 135.
  • the phases of the generated cogging torque and the cogging torque generated between the second magnet 24 and the umbrella 135 can be shifted from each other. Thereby, the synthetic cogging torque in the motor 10 including the rotor 20 can be reduced.
  • FIG. 11 shows a rotor 220 according to a modification of the above-described embodiment.
  • the configuration other than the rotor 220 is the same as that of the above-described embodiment. That is, the rotor 220 is opposed to the stator 30 (see FIG. 7) of the above-described embodiment in the radial direction.
  • the rotor 220 of the present modification includes a magnet 123 that faces the first umbrella 35 and the second umbrella 36 in the radial direction.
  • the magnet 123 extends in the axial direction with a uniform width dimension.
  • the stator 30 shown in the above-described embodiment can be used between the magnet 123 and the first umbrella 35.
  • the phases of the generated cogging torque and the cogging torque generated between the magnet 123 and the second umbrella 36 can be shifted from each other. Thereby, the synthetic cogging torque in the motor 10 including the stator 30 can be reduced.
  • first stator core 31 and the second stator core 32 may have different lengths L1 and L2 in the axial direction. That is, in the axial direction, the length L1 of the first core back portion 37 may be different from the length L2 of the second core back portion 38. Further, the axial length L11 of the first umbrella 35 may be different from the axial length L12 of the second umbrella 36.
  • first magnet 23 and the second magnet 24 may be made of different types of magnetic materials. With such a configuration, even if the first magnet 23 and the second magnet 24 are made of different types of magnetic materials, the shapes of the first magnet 23 and the second magnet 24 are different. By making the values different from each other, the cogging torque can be made in an opposite phase. Thereby, the cogging torque generated between the first magnet 23 and the first umbrella 35 and the cogging torque generated between the second magnet 24 and the second umbrella 36 cancel each other, The combined cogging torque in the motor 10 including the stator 30 can be reduced. As a result, vibration and noise generated in the motor 10 can be suppressed.
  • the rotor 20 having the two magnets (the first magnet 23 and the second magnet 24) that have different shapes and are arranged along the axial direction has been described.
  • the rotor may have three or more magnets arranged along the axial direction. In this case, it is only necessary that at least two of the three or more magnets arranged in the axial direction have different shapes.
  • the stator 30 having the two umbrellas (the first umbrella 35 and the second umbrella 36) that have different width dimensions in the circumferential direction and are arranged along the axial direction has been described.
  • the stator may have three or more umbrellas arranged along the axial direction. In this case, it is only necessary that at least two of the three or more umbrellas arranged along the axial direction have different width dimensions.
  • the motor 10 of the above-described embodiment and its modified example is not limited to the electric power steering apparatus 500, and is widely used in various devices including various motors such as a vacuum cleaner, a dryer, a ceiling fan, a washing machine, and a refrigerator. Can be done.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、シャフトに固定されたロータコアと、ロータコアの軸方向の一部に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第１のマグネットと、ロータコアの軸方向において第1のマグネットとは異なる位置に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第２のマグネットと、を備え、第1のマグネットと第２のマグネットとは、磁束密度が同じで、形状が互いに異なる、ロータ。

Description

ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置
　本発明は、ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置に関する。
　モータのロータは、シャフトとともに回転するロータコアと、ロータコアの周方向に複数設けられたマグネットと、を備える。このようなモータの作動時に生じるコギングトルクは、モータの振動および騒音の増大に繋がる。このため、モータにおいて、コギングトルクの発生を抑えることが望まれている。
　例えば特許文献１には、ロータコアを軸方向に複数に分割し、これら複数のロータコアのマグネットを軸方向に対して傾斜（スキュー）させた構成が開示されている。さらに、この特許文献１には、ロータコアの軸方向にマグネットを複数段に設け、一つの段のマグネットと他の段のマグネットとの間で磁束、周方向の幅寸法、軸方向の長さ寸法、径方向の厚さ、面積を互いに異ならせる構成が開示されている。
特開２０１４－１２１２６５号公報
　しかしながら、上記のようなモータにおいては、ロータを組み立てる手間がかかり生産性が低下してしまうという問題があった。
　本発明は、上記事情に鑑みて、コギングトルクを抑制するとともに、組み立てを簡素化できるロータ、モータ、電動パワーステアリング装置を提供することを目的の一つとする。
　本発明のロータの一つの態様は、上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアの軸方向の一部に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第１のマグネットと、前記ロータコアの軸方向において前記第1のマグネットとは異なる位置に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第２のマグネットと、を備え、前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、磁束密度が同じで、形状が互いに異なる。
　本発明のモータの一つの態様は、上記のロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、を備える。
　本発明の電動パワーステアリング装置の一つの態様は、上記のモータを備える。
　本発明の一つの態様によれば、コギングトルクを抑制するとともに、組み立てを簡素化できるロータ、モータ、電動パワーステアリング装置が提供される。
図１は、一実施形態のモータの断面模式図である。 図２は、一実施形態のモータの、図１におけるII－II線に沿う断面図である。 図３は、一実施形態のモータの、図２におけるIII－III線に沿う断面図である。 図４は、一実施形態のロータの一部を示す斜視図である。 図５は、一実施形態のモータの一部を示す図であり、図２の拡大断面図である。 図６は、一実施形態のモータの一部を示す図であり、図３の拡大断面図である。 図７は、一実施形態のステータの一部を示す斜視図である。 図８は、一実施形態のモータにおけるコギングトルクの波形を示す図である。 図９は、一実施形態のモータを備えた電動パワーステアリング装置の模式図である。 図１０は、一実施形態のステータの変形例を示す斜視図である。 図１１は、一実施形態のロータの変形例を示す斜視図である。
　図１は、本実施形態のモータ１０の断面模式図である。
　図１に示すように、モータ１０は、ロータ２０と、ステータ３０と、を備える。
　以下の説明においては、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」又は「上下方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から視た状態を意味する。また、本明細書では、中心軸Ｊに沿った軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
　また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
［ロータ］
　ロータ２０は、上下方向に延びる中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト２１と、シャフト２１に固定されたロータコア２２と、第１のマグネット２３と、第２のマグネット２４と、を備える。
　シャフト２１は、モータハウジング１１に設けられた複数のベアリング１５，１６に、中心軸Ｊ回りに回転可能に支持される。シャフト２１は、中心軸Ｊに沿った方向に延びる円柱状である。シャフト２１は、ロータコア２２に対して、圧入や接着などによって固定される。また、シャフト２１は、ロータコア２２に対して、樹脂部材などを介して固定されていてもよい。すなわち、シャフト２１は、ロータコア２２と、直接または間接的に固定される。なお、シャフト２１は、中空状の部材であってもよく、特に限定されるものではない。
　図２は、本実施形態のモータ１０の、図１におけるII－II線に沿う断面図である。図３は、本実施形態のモータの、図２におけるIII－III線に沿う断面図である。図４は、本実施形態のロータの一部を示す斜視図である。図５は、本実施形態のモータの一部を示す図であり、図２の拡大断面図である。図６は、本実施形態のモータの一部を示す図であり、図３の拡大断面図である。
　図２、図３に示すように、ロータコア２２は、筒状の部材である。ロータコア２２は、軸方向から見たときに、外形形状が多角形である。本実施形態において、ロータコア２２の外形は、八角形である。言い換えると、ロータコア２２は、中空の略八角形柱である。なお、ロータコア２２の外形は、円形などであってもよい。ロータコア２２は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ロータコア２２は、平面視中央には、シャフト２１を通過させる貫通孔２２ｈが設けられる。
　図４に示すように、第１のマグネット２３は、ロータコア２２の軸方向の上側の一部に設けられる。第１のマグネット２３は、軸方向に延びる板状の部材である。
　図２に示すように、第１のマグネット２３は、周方向に間隔をあけて等間隔に配置される。軸方向から見たときに、第１のマグネット２３は、周方向を向く一対の第１側面部２３ｓと、径方向外側を向く第１外面部（外周面）２３ｔと、径方向内側を向く第１内面部２３ｕと、を有する。
　一対の第１側面部２３ｓは、第１内面部２３ｕの周方向両端部から、径方向外側にそれぞれ延びている。第１側面部２３ｓは、軸方向から見たときに、略直線状である。
　第１内面部２３ｕは、軸方向から見たときに、略直線状である。第１内面部２３ｕは、ロータコア２２の径方向外側を向くコア外周面２２ｆと径方向に対向する。
　第１外面部２３ｔの周方向両側の端部は、一対の第１側面部２３ｓに接続される。本実施形態において、第１外面部２３ｔは、径方向外側に凸となる湾曲面であり、中心軸Ｊを中心とした円弧状をなしている。なお、第１外面部２３ｔは、必ずしも湾曲面である必要はない。第１外面部２３ｔは、平面であってもよい。すなわち、軸方向から見たときに、第１外面部２３ｔの外形は直線状であってもよい。
　図４に示すように、第２のマグネット２４は、ロータコア２２の軸方向において第１のマグネット２３とは異なる位置に設けられる。具体的には、第２のマグネット２４は、ロータコア２２の軸方向の下側の一部に設けられる。第２のマグネット２４は、第１のマグネット２３の下端に接するよう配置される。なお、軸方向において、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４の間には、隙間があってもよく、接着剤や他の部材などが介在してもよい。
　図３に示すように、第２のマグネット２４は、周方向に間隔をあけて等間隔に配置される。第２のマグネット２４は、軸方向に延びる板状の部材である。軸方向から見たときに、第２のマグネット２４は、周方向を向く一対の第２側面部２４ｓと、径方向外側を向く第２外面部（外周面）２４ｔと、径方向内側を向く第２内面部２４ｕと、を有する。
　一対の第２側面部２４ｓは、第２内面部２４ｕの周方向両端部から、径方向外側にそれぞれ延びる。第２側面部２４ｓは、軸方向から見たときに、略直線状である。
　第２内面部２４ｕは、軸方向から見たときに、略直線状である。第２内面部２４ｕは、ロータコア２２の径方向外側を向くコア外周面２２ｆと径方向に対向する。
　第２外面部２４ｔの周方向両側の端部は、一対の第２側面部２４ｓに接続される。本実施形態において、第２外面部２４ｔは、径方向外側に凸となる湾曲面であり、中心軸Ｊを中心とした円弧状をなしている。第２外面部２４ｔの曲率半径は、第１外面部２３ｔの曲率半径と等しい。なお、第２外面部２４ｔは、必ずしも湾曲面である必要はない。第２外面部２４ｔは、平面であってもよい。すなわち、軸方向からみたときに、第２外面部２４ｔの外形は直線状であってもよい。
　上記の第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、磁束密度が同じで、形状が互いに異なる。
　具体的には、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、体積が同じである。また、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、周方向、軸方向、中心軸Ｊを中心とした径方向のうちの少なくとも一つの方向において、寸法が互いに異なる。
　図４に示すように、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、周方向の幅Ｗ１，Ｗ２が互いに異なる。第１のマグネット２３の周方向の幅Ｗ１は、第２のマグネット２４の周方向の幅Ｗ２よりも小さい。軸方向に並ぶ第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とを、軸方向から見たときに、第２のマグネット２４は、第１のマグネット２３よりも、周方向両外側に突出する。
　図５および図６に示すように、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、中心軸Ｊを中心とした径方向の厚さＴ１、Ｔ２が互いに異なる。径方向において、第１のマグネット２３の最も厚い部分の厚さＴ１は、第２のマグネット２４の最も厚い部分の厚さＴ２よりも、大きい。
　図４に示すように、本実施形態において、第１のマグネット２３の軸方向の長さＬ１は、第２のマグネット２４の軸方向の長さＬ２と同じである。上述したように、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、体積が同じである。このため、本実施形態において、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、軸方向に直交する断面における断面積が等しい。
　なお、第１のマグネット２３の軸方向の長さＬ１は、第２のマグネット２４の軸方向の長さＬ２と異なってもよい。この場合には、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、軸方向に直交する断面における断面積が互いに異なる。一例として、第２のマグネット２４の軸方向の長さＬ２が、第１のマグネット２３の軸方向の長さＬ１より大きく、第１のマグネット２３の断面積が、第２のマグネット２４の断面積よりも大きい構成を採用できる。また、他の例として、第１のマグネット２３の軸方向の長さＬ１が、第２のマグネット２４の軸方向の長さＬ２より大きく、第２のマグネット２４の断面積が、第１のマグネット２３の断面積よりも大きい構成を採用できる。
　第１のマグネット２３の周方向における中心Ｍｃ１の位置は、第２のマグネット２４の周方向の中心Ｍｃ２の位置と同一である。
　なお、第１のマグネット２３の周方向における中心Ｍｃ１の位置は、第２のマグネット２４の周方向の中心Ｍｃ２の位置と異なっていてもよい。
　第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、同じ種類の磁性材料から構成されている。第１のマグネット２３、第２のマグネット２４は、それぞれ、ネオジウム系材料を用いた焼結磁石およびボンド磁石、フェライト系材料を用いた磁石である。なお、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、互いに異なる種類の磁性材料から構成してもよい。
［ステータ］
　図７は、本実施形態のステータの一部を示す斜視図である。
　ステータ３０は、第１ステータコア３１と、第２ステータコア３２と、コイル３０Ｃ（図１参照）と、絶縁部材３０Ｚ（図１参照）と、を有する。第１ステータコア３１と第２ステータコア３２とは、中心軸Ｊを中心とし、軸方向に沿って並んで配置される。第１ステータコア３１および第２ステータコア３２の軸方向に対向する面は、互いに接触する。
　第１ステータコア３１は、ステータ３０において軸方向の上側の一部に配置される。第１ステータコア３１は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。第１ステータコア３１は、環状の第１コアバック部３７と、複数の第１のティース３３と、を有する。本実施形態において、第１ステータコア３１は、いわゆる分割コアである。第１コアバック部３７は、複数の扇状のコアピース３９Ａが周方向に接続されることにより構成される。
　第１コアバック部３７を構成する各コアピース３９Ａは、外側面に径方向内側に向かって凹む複数の第１溝３９ｓを有する。各第１溝３９ｓは、各第１のティース３３の径方向外側に位置する。
　なお、第１ステータコア３１は、分割コアだけでなく、いわゆるストレートコアや丸コアなど他の種類のコアであってもよい。
　各コアピース３９Ａの内周面には、第１のティース３３が設けられる。第１のティース３３は、第１コアバック部３７の内側面から径方向外側に向かって延びる。第１のティース３３は、第１コアバック部３７の内側面において、周方向に間隔をあけて等間隔に配置される。第１のティース３３は、ロータ２０と径方向で対向する。
　第１のティース３３は、第１のティース３３の径方向内側の端部に、第１のアンブレラ３５を有する。第１のアンブレラ３５は、第１のティース３３の径方向内側の端部から周方向両側に延びる。周方向において、隣り合う第１のアンブレラ３５と第１のアンブレラ３５との間には、間隙が構成される。以下の説明では、当該間隙を第１スロットオープン４０Ａと呼ぶ。
　第１のアンブレラ３５は、第１のマグネット２３に径方向で対向する。
　第２ステータコア３２は、ステータ３０において軸方向の下側の一部に配置される。第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１の軸方向の下端に接して配置される。第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１に、カシメ等により接合される。第２ステータコア３２は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。図３、図６、図７に示すように、第２ステータコア３２は、環状の第２コアバック部３８と、複数の第２のティース３４と、を有する。
　本実施形態において、第２ステータコア３２は、いわゆる分割コアである。第２コアバック部３８は、複数の扇状のコアピース３９Ｂが周方向に接続されることにより構成される。第２コアバック部３８を構成する各コアピース３９Ｂは、外側面に径方向内側に向かって凹む複数の第２溝３９ｔを有する。各第２溝３９ｔは、各第２のティース３４の径方向外側に位置する。第２溝３９ｔの周方向の位置は、第１溝３９ｓの周方向の位置と同じである。
　なお、第２ステータコア３２は、分割コアだけでなく、いわゆるストレートコアや丸コアなど他の種類のコアであってもよい。
　各コアピース３９Ｂの内周面には、第２のティース３４が設けられる。第２のティース３４は、第２コアバック部３８の内側面から径方向外側に向かって延びる。第２のティース３４は、第２コアバック部３８の内側面において、周方向に間隔をあけて等間隔に配置される。第２のティース３４は、ロータ２０と径方向に対向する。
　第２のティース３４は、第２のティース３４の径方向内側の端部に第２のアンブレラ３６を有する。第２のアンブレラ３６は、第２のティース３４の径方向内側の端部から周方向両側に延びる。周方向において、隣り合う第２のアンブレラ３６と第２のアンブレラ３６との間には、間隙が構成される。以下の説明では、当該間隙を第２スロットオープン４１Ａと呼ぶ。
　第２のアンブレラ３６は、第２のマグネット２４に径方向で対向する。
　図７に示すように、第１のティース３３と第２のティース３４とは、軸方向で重なる。第１のティース３３の周方向における幅寸法の中心Ｍｃ１１と、第２のティース３４の周方向における幅寸法の中心Ｍｃ１２とは、軸方向において互いに重なる。また、第１のティース３３の周方向における幅寸法Ｗ２１と、第２のティース３４の周方向における幅寸法Ｗ２２とは、同一である。
　第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、形状が互いに異なる。具体的には、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、周方向、軸方向の少なくとも一つの方向において、寸法が互いに異なる。本実施形態において、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、周方向における幅寸法Ｗ１１、Ｗ１２が互いに異なる。第１のアンブレラ３５の周方向の幅Ｗ１１は、第２のアンブレラ３６の周方向の幅Ｗ１２よりも大きい。これにより、第１スロットオープン４０Ａの周方向の幅は、第２スロットオープン４１Ａの幅よりも、狭い。
　第１のアンブレラ３５の軸方向の長さＬ１１は、径方向で対向する第１のマグネット２３の軸方向の長さＬ１と同一である。第２のアンブレラ３６の軸方向の長さＬ１２は、径方向で対向する第２のマグネット２４の軸方向の長さＬ２と同一である。本実施形態において、第１のアンブレラ３５の軸方向の長さＬ１１は、第２のアンブレラ３６の軸方向の長さＬ１２と同じである。
　また、本実施形態において、第１ステータコア３１の軸方向の寸法は、第２ステータコア３２の軸方向の寸法と同じである。すなわち、軸方向において、第１コアバック部３７の寸法は、第２コアバック部３８の寸法と同じである。軸方向において、第１のティース３３の寸法は、第２のティース３４の寸法と同じである。
　絶縁部材３０Ｚ（図１参照）の材料は、絶縁性の樹脂である。コイル３０Ｃ（図１参照）は、絶縁部材３０Ｚを介して第１のティース３３および第２のティース３４に巻き回される。なお、絶縁部材３０Ｚの材料は、絶縁性を有するのであれば、樹脂に限られず、他の材料が用いられてもよい。
　図８は、本実施形態のモータにおけるコギングトルクの波形を示す図である。
　本実施形態のモータ１０は、ロータ２０およびステータ３０が上述のような構成を有する。そのため、図８に示すように、第１のマグネット２３と第１ステータコア３１との間において生じるコギングトルクの波形は、第２のマグネット２４と第２ステータコア３２との間において生じるコギングトルクの波形に対し、位相が逆になる。モータ１０のコギングトルクは、これらのコギングトルクを合成したものである。これにより、モータ１０のコギングトルクを小さくすることができる。その結果、モータ１０において生じる振動や騒音などを小さくすることができる。また、本実施形態のモータ１０では、従来のモータ１０と比較してトルクリップルも低減することができる。
　本実施形態によれば、ロータ２０の第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、磁束密度が同じで、形状が互いに異なる。このように、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４との形状を互いに異ならせることで、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクの位相と、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクの位相とを互いにずらすことができる。これにより、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクと、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクとを互いに打ち消し合って、ロータ２０を備えたモータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。その結果、このようなロータ２０、モータ１０、および後述する電動パワーステアリング装置５００は、作動時に生じる振動および騒音を抑えることが可能となる。このような構成を採用することで、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とをスキューさせる必要がないため、結果的に組み立て工程を簡素化することができる。
　本実施形態によれば、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、体積が同じである。また、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、周方向、中心軸Ｊ方向、中心軸Ｊを中心とした径方向のうちの少なくとも一つの方向において、寸法が互いに異なる。第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、周方向における中心Ｍｃの位置が同一である。また、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、軸方向に直交する断面における断面積が互いに異なる。また、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、同じ種類の磁性材料から構成されている。
　このようにして、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とをスキューさせることなくとも、コギングトルクを容易に抑えることが可能となる。
　本実施形態によれば、第１のマグネット２３の第１外面部２３ｔと、第２のマグネット２４の第２外面部２４ｔとは、径方向外側を向く外周面が、中心軸Ｊを中心とした円弧状をなし、互いに同じ曲率半径である。これにより、ロータ２０とステータ３０との間のエアギャップを均一にすることができる。これにより、コギングトルクを抑えるとともに、磁束の流れがスムーズとなり、トルクを増加させることができる。
　本実施形態によれば、ステータ３０の第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、周方向における幅寸法が互いに異なる。このように、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６との形状を互いに異ならせることで、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクと、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクとで、位相を互いにずらすことができる。これにより、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクと、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクとを互いに打ち消し合って、ステータ３０を備えたモータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。その結果、モータ１０において生じる振動および騒音を抑えることが可能となる。このような構成を採用することで、ティースの周方向の位置を軸方向に沿って変化させる必要がないため、結果的に巻線工程を簡素化することができる。
　本実施形態によれば、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、周方向、軸方向の少なくとも一つの方向において、寸法が互いに異なる。これにより、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクの位相と、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクの位相とを互いにずらすことができる。
　本実施形態によれば、第１のティース３３と第２のティース３４とは、周方向において同一位置に配置され、周方向における幅寸法が同一である。これにより、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間において、それぞれ発生するコギングトルクの位相を、よりずらしやすくなる。これにより、モータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。その結果、モータ１０において生じる振動および騒音を抑えることが可能となる。また、第１のティース３３と第２のティース３４とは、コイル３０Ｃを構成する導線が巻かれる部位の形状が同一であるため、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６との幅寸法が互いに異なる場合であっても、第１のティース３３と第２のティース３４とに、容易に導線を巻き回してコイル３０Ｃを構成することができる。
　本実施形態によれば、第１のアンブレラ３５と第２のアンブレラ３６とは、軸方向の長さＬ１１、Ｌ１２が、径方向で対向する第１のマグネット２３および第２のマグネット２４の長さＬ１、Ｌ２と同一である。これにより、コイル３０Ｃを構成する導線が巻かれる部位の形状が、第１のティース３３および第２のティース３４において同一である。このため、アンブレラの形状が異なる場合であっても、容易に導線を巻き回してコイル３０Ｃを構成することができる。
[電動パワーステアリング装置］
　図９は、本実施形態によるモータ１０を備えた電動パワーステアリング装置５００を模式的に示している。
　図９に示すように、電動パワーステアリング装置５００は、自動車等の車両に備えられる。電動パワーステアリング装置５００は、ステアリング系５２０および補助トルク機構５４０を備える。
　ステアリング系５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２（「ステアリングコラム」とも称される。）、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４（「ピニオン軸」または「入力軸」とも称される。）、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪（例えば左右の前輪）５２９Ａ、５２９Ｂを備える。
　ステアリングハンドル５２１は、ステアリングシャフト５２２と自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂとを介して回転軸５２４に連結される。回転軸５２４は、ラックアンドピニオン機構５２５を介してラック軸５２６に連結される。ラックアンドピニオン機構５２５は、回転軸５２４に設けられたピニオン５３１と、ラック軸５２６に設けられたラック５３２と、を有する。ラック軸５２６の右端は、ボールジョイント５５２Ａ、タイロッド５２７Ａおよびナックル５２８Ａを介して右の操舵車輪５２９Ａに連結される。ラック軸５２６の左端は、ボールジョイント５５２Ｂ、タイロッド５２７Ｂおよびナックル５２８Ｂを介して左の操舵車輪５２９Ｂに連結される。ここで、右側および左側は、座席に座った運転者から見た右側および左側にそれぞれ一致する。
　ステアリング系５２０は、運転者がステアリングハンドル５２１を操作することによって操舵トルクを発生する。操舵トルクは、ラックアンドピニオン機構５２５を介して左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに伝達される。これにより、運転者は左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。
　補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、ＥＣＵ５４２、モータ５４３、減速機構５４４および電力変換装置５４５を備える。補助トルク機構５４０は、ステアリングハンドル５２１から左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに至るステアリング系５２０に補助トルクを与える。なお、補助トルクは「付加トルク」と称されることがある。
　モータ５４３は、本実施形態におけるモータ１０に相当する。
　操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングハンドル５２１によって付与されたステアリング系５２０の操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１からの検出信号（以下、「トルク信号」と表記する。）に基づいてモータ５４３を駆動するための駆動信号を生成する。モータ５４３は、操舵トルクに応じた補助トルクを駆動信号に基づいて発生する。補助トルクは、減速機構５４４を介してステアリング系５２０の回転軸５２４に伝達される。減速機構５４４は、例えばウォームギヤ機構である。補助トルクはさらに、回転軸５２４からラックアンドピニオン機構５２５に伝達される。
　電動パワーステアリング装置５００は、補助トルクがステアリング系５２０に付与される箇所によって、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、およびコラムアシスト型等に分類することができる。図９には、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置５００を例示している。ただし、電動パワーステアリング装置５００は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等であってもよい。
　ＥＣＵ５４２には、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も入力され得る。外部機器５６０は例えば車速センサである。または、外部機器５６０は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ネットワークで通信可能な他のＥＣＵであってもよい。ＥＣＵ５４２のマイクロコントローラは、トルク信号や車速信号などに基づいてモータ５４３をベクトル制御またはＰＷＭ制御することができる。
　電動パワーステアリング装置５００は、運転者の操舵トルクにモータ５４３の補助トルクを加えた複合トルクを利用し、左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作する。
　（ステータの変形例）
　図１０は、上述の実施形態に採用可能な変形例のステータ１３０の部分斜視図である。本変形例において、ステータ１３０以外の構成は、上述の実施形態と同様である。すなわち、ステータ１３０は、上述の実施形態のロータ２０（図４参照）と径方向に対向する。
　図１０に示すように、本変形例のステータ１３０は、図４に示す第１のマグネット２３および第２のマグネット２４に径方向に対向するアンブレラ１３５を有する。アンブレラ１３５は、一様な幅寸法で軸方向に延びる。
　本変形例に示す様にアンブレラ１３５の幅寸法が軸方向に沿って一様であっても、上述の実施形態に示すロータ２０を用いることで、第１のマグネット２３とアンブレラ１３５との間で発生するコギングトルクと、第２のマグネット２４とアンブレラ１３５との間で発生するコギングトルクと、の位相を互いにずらすことができる。これにより、ロータ２０を備えたモータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。
　（ロータの変形例）
　図１１は、上述の実施形態の変形例のロータ２２０である。本変形例において、ロータ２２０以外の構成は、上述の実施形態と同様である。すなわち、ロータ２２０は、上述の実施形態のステータ３０（図７参照）と径方向に対向する。
　図１１に示すように、本変形例のロータ２２０は、第１のアンブレラ３５および第２のアンブレラ３６に径方向に対向するマグネット１２３を有する。マグネット１２３は、一様な幅寸法で軸方向に延びる。
　本変形例に示す様にマグネット１２３の幅寸法が軸方向に沿って一様であっても、上述の実施形態に示すステータ３０を用いることで、マグネット１２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクと、マグネット１２３と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクと、の位相を互いにずらすことができる。これにより、ステータ３０を備えたモータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。
　以上に、本発明の一実施形態およびその変形例を説明したが、実施形態および変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
　例えば、第１ステータコア３１と、第２ステータコア３２とは、軸方向における長さＬ１、Ｌ２が互いに異なっていてもよい。すなわち、軸方向において、第１コアバック部３７の長さＬ１は、第２コアバック部３８の長さＬ２と異なっていてもよい。また、第１のアンブレラ３５の軸方向の長さＬ１１は、第２のアンブレラ３６の軸方向の長さＬ１２と異なっていてもよい。
　また、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、互いに異なる種類の磁性材料から構成されていてもよい。このような構成とすることで、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４とは、互いに異なる種類の磁性材料から構成されていても、第１のマグネット２３と第２のマグネット２４との形状を互いに異ならせることで、コギングトルクを逆位相とすることができる。これにより、第１のマグネット２３と第１のアンブレラ３５との間で発生するコギングトルクと、第２のマグネット２４と第２のアンブレラ３６との間で発生するコギングトルクとを互いに打ち消し合って、ステータ３０を備えたモータ１０における合成コギングトルクを小さくすることができる。その結果、モータ１０において生じる振動および騒音を抑えることが可能となる。
　また、上述の実施形態では、互いに形状が異なり軸方向に沿って並ぶ２つのマグネット（第１のマグネット２３および第２のマグネット２４）を有するロータ２０について説明した。しかしながら、ロータは、軸方向に沿って並ぶ３以上のマグネットを有していてもよい。この場合、軸方向に沿って並ぶ３以上のマグネットのうち、少なくとも２つのマグネットの形状が互いに異なればよい。
　同様に、上述の実施形態では、周方向における幅寸法が互いに異なり軸方向に沿って並ぶ２つのアンブレラ（第１のアンブレラ３５および第２のアンブレラ３６）を有するステータ３０について説明した。しかしながら、ステータは、軸方向に沿って並ぶ３以上のアンブレラを有していてもよい。この場合、軸方向に沿って並ぶ３以上のアンブレラのうち、少なくとも２つのアンブレラの幅寸法が互いに異なればよい。
　上述した実施形態およびその変形例のモータ１０は、電動パワーステアリング装置５００に限らず、例えば、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫などの、各種のモータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。
　２…ＣＬ、１０，５４３…モータ、２０，２２０…ロータ、２１…シャフト、２２…ロータコア、２３…第１のマグネット、２３ｔ…第１外面部（外周面）、２４…第２のマグネット、２４ｔ…第２外面部（外周面）、３０，１３０…ステータ、３０Ｃ…コイル、３１…第１ステータコア、３２…第２ステータコア、３３…第１のティース、３４…第２のティース、３５…第１のアンブレラ、３６…第２のアンブレラ、３７…第１コアバック部、３８…第２コアバック部、１２３…マグネット、１３５…アンブレラ、５００…電動パワーステアリング装置

Claims (13)

  1. 　上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、
    　前記シャフトに固定されたロータコアと、
    　前記ロータコアの軸方向の一部に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第１のマグネットと、
    　前記ロータコアの軸方向において前記第1のマグネットとは異なる位置に設けられ、周方向に間隔をあけて配置された複数の第２のマグネットと、
    を備え、
    　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、磁束密度が同じで、形状が互いに異なる、ロータ。
  2. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、体積が同じである、
    請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、周方向、軸方向、径方向のうちの少なくとも一つの方向において、寸法が互いに異なる、請求項１または２に記載のロータ。
  4. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、周方向における中心の位置が同一である、請求項１～３の何れか一項に記載のロータ。
  5. 前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、軸方向に直交する断面における断面積が互いに異なる、請求項１～４の何れか一項に記載のロータ。
  6. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、同じ種類の磁性材料から構成されている、請求項１～５の何れか一項に記載のロータ。
  7. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、互いに異なる種類の磁性材料から構成されている、請求項１～６の何れか一項に記載のロータ。
  8. 　前記第1のマグネットと前記第２のマグネットとは、径方向外側を向く外周面が、前記中心軸を中心とした円弧状をなし、互いに同じ曲率半径である、請求項１～７の何れか一項に記載のロータ。
  9. 　請求項１～８の何れか一項に記載のロータと、
    　前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
    を備える、モータ。
  10. 　前記ステータは、周方向に間隔をあけて配置された複数の第１のティース、および前記第１のティースの径方向内側の端部に設けられ、前記第１のマグネットに径方向で対向する第１のアンブレラと、
    　周方向に間隔をあけて配置された複数の第２のティース、および前記第２のティースの径方向内側の端部に設けられ、前記第２のマグネットに径方向で対向する第２のアンブレラと、を備え、
    　前記第１のアンブレラと前記第２のアンブレラとは、周方向における幅寸法が互いに異なる、請求項９に記載のモータ。
  11. 　前記第１のティースと前記第２のティースとは、周方向における幅寸法の中心が軸方向において互いに重なる位置に配置され、周方向における幅寸法が同一である、請求項１０に記載のモータ。
  12. 　前記第１のアンブレラと前記第２のアンブレラとは、軸方向の長さが、径方向で対向する前記第１のマグネットおよび前記第２のマグネットと同一である、請求項１０または１１に記載のモータ。
  13. 　請求項９～１２の何れか一項に記載のモータを備える電動パワーステアリング装置。
PCT/JP2018/010598 2017-03-31 2018-03-16 ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置 WO2018180637A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019509306A JPWO2018180637A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-16 ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置
CN201880022442.2A CN110462983A (zh) 2017-03-31 2018-03-16 转子、马达以及电动助力转向装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762479482P 2017-03-31 2017-03-31
US62/479,482 2017-03-31
JP2017176860 2017-09-14
JP2017-176860 2017-09-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018180637A1 true WO2018180637A1 (ja) 2018-10-04

Family

ID=63677497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/010598 WO2018180637A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-16 ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018180637A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136003A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の固定子
WO2011019069A1 (ja) * 2009-08-12 2011-02-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用回転電機
JP2013005659A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Jtekt Corp 電動モータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136003A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の固定子
WO2011019069A1 (ja) * 2009-08-12 2011-02-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用回転電機
JP2013005659A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Jtekt Corp 電動モータ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10855121B2 (en) Rotary electric machine, electric power steering device, and method of manufacturing a rotary electric machine
CN110546857B (zh) 马达和电动助力转向装置
JP5359859B2 (ja) ブラシレスモータ用ロータ、ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置、並びにブラシレスモータ用ロータの製造方法
US9793768B2 (en) Rotor and rotary electric machine having the same
JP2003324867A (ja) ブラシレスモータ及びブラシレスモータを搭載した電動パワーステアリング装置
JPWO2008050637A1 (ja) ブラシレスモータ
JP6214444B2 (ja) ステータユニット、トルク検出装置、電動パワーステアリング装置及びステータユニットの製造方法
JP2013126291A (ja) ブラシレスモータおよび電動パワーステアリング装置
WO2018180448A1 (ja) ステータ、モータ、電動パワーステアリング装置
JP5221895B2 (ja) シンクロナスリラクタンスモータ
CN110495073B (zh) 定子、马达以及电动助力转向装置
JPWO2018180637A1 (ja) ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置
WO2018180637A1 (ja) ロータ、モータ、電動パワーステアリング装置
JP2005065388A (ja) 永久磁石回転電機
JP5470913B2 (ja) モータコア、これを用いるモータコアユニット、ブラシレスモータ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置、並びにモータコアユニットの製造方法
WO2019189313A1 (ja) ロータ、モータおよび電動パワーステアリング装置
WO2017104436A1 (ja) 永久磁石同期モータ
JP6745212B2 (ja) 回転子およびリラクタンス回転電機
JPH08116632A (ja) 回転電機の固定子
JP6554958B2 (ja) モータ
JP7205600B2 (ja) 回転電機
JP6965211B2 (ja) 電動機
JP7308163B2 (ja) モータ
WO2018180037A1 (ja) モータ及び電動パワーステアリング装置
JP6519676B2 (ja) 車両用ブラシレスモータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18774841

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019509306

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18774841

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1