JP2008114787A - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008114787A JP2008114787A JP2006301795A JP2006301795A JP2008114787A JP 2008114787 A JP2008114787 A JP 2008114787A JP 2006301795 A JP2006301795 A JP 2006301795A JP 2006301795 A JP2006301795 A JP 2006301795A JP 2008114787 A JP2008114787 A JP 2008114787A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- worm
- stator
- motor
- electric power
- power steering
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
【課題】ウォームとモータ出力軸とを一体化して小型軽量でありながらコギングトルク特性の悪化を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵系に対する操舵補助力を発生する電動モータ14と、該電動モータ14の出力軸62に一体に形成された前記操舵系に装着されたウォームホイール13bに噛合するウォーム13cと、該ウォーム13cの軸方向反力を支え且つ前記電動モータの出力軸の偏角を許容する機構を有する軸受装置13dと、前記ウォーム13cを前記ウォームホイール13bに一定圧で押し付ける予圧機構21とを有する電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータ14を、対角同相となるスロットコンビネーションを有するブラシレスモータで構成した。
【選択図】図2An electric power steering apparatus is provided that can integrate a worm and a motor output shaft to suppress deterioration of cogging torque characteristics while being small and light.
An electric motor for generating a steering assist force for a steering system, a worm 13c meshing with a worm wheel 13b mounted on the steering system formed integrally with an output shaft 62 of the electric motor 14, An electric motor having a bearing device 13d having a mechanism for supporting an axial reaction force of the worm 13c and allowing a deviation angle of the output shaft of the electric motor, and a preload mechanism 21 for pressing the worm 13c against the worm wheel 13b with a constant pressure. In the power steering apparatus, the electric motor 14 is configured by a brushless motor having a slot combination that is diagonally in phase.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、操舵系に対する操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に一体に形成された前記操舵系に装着されたウォームホイールに噛合するウォームと、該ウォームの軸方向反力を支え且つ前記電動モータの出力軸の偏角を許容する機構を有する軸受装置と、前記ウォームを前記ウォームホイールに一定圧で押し付ける予圧機構とを有する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric motor that generates a steering assist force for a steering system, a worm that meshes with a worm wheel that is integrally formed with an output shaft of the electric motor, and that is meshed with the worm wheel, and an axial reaction of the worm. The present invention relates to an electric power steering apparatus having a bearing device that has a mechanism that supports force and allows a deviation angle of an output shaft of the electric motor, and a preload mechanism that presses the worm against the worm wheel with a constant pressure.
近年の電動パワーステアリング装置は、高出力化が望まれるため、電動モータ及びウォーム減速機が大型化し、車体への取付け許容寸法及び許容重量の限界まできている。そのため、電動パワーステアリング装置の小型軽量化への要求が高まっている。
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えばモータ出力軸とウォームとを別体構造として、両者をスプライン等によって連結するようにしている(例えば特許文献1参照)。この構造を採用すると、ウォームとモータ出力軸の支持のために軸受が4個必要となり、電動パワーステアリング装置がウォームの軸方向でモータ側へ長くなると共に、ウォームギヤハウジングとモータフレームも別体となっており、部品点数も増加するという問題点がある。
In recent years, since it is desired to increase the output of the electric power steering apparatus, the electric motor and the worm speed reducer are increased in size, and the allowable size and the allowable weight for mounting on the vehicle body are reached. Therefore, there is an increasing demand for reduction in size and weight of the electric power steering device.
As a conventional electric power steering apparatus, for example, a motor output shaft and a worm are separated from each other, and both are connected by a spline or the like (see, for example, Patent Document 1). When this structure is adopted, four bearings are required to support the worm and the motor output shaft, the electric power steering device becomes longer toward the motor in the axial direction of the worm, and the worm gear housing and the motor frame are separated. There is a problem that the number of parts also increases.
この問題点を解決するために、ウォームとモータ出力軸を一体化させてコンパクト化すると共に、部品点数を削減するようにしている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、ウォームとモータ出力軸を一体化すると、一体化された軸は電動パワーステアリング装置の稼働時にウォームが軸直角方向にリフトしてしまうため、その影響がモータ出力軸まで及びコギングトルク特性が悪化し電動パワーステアリング装置稼働中の操舵フィーリングが悪化するという未解決の課題がある。 However, in the conventional example described in Patent Document 1, when the worm and the motor output shaft are integrated, the integrated shaft causes the worm to lift in the direction perpendicular to the axis when the electric power steering apparatus is operated. As a result, there is an unsolved problem that the influence is up to the motor output shaft, the cogging torque characteristics are deteriorated, and the steering feeling during operation of the electric power steering apparatus is deteriorated.
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ウォームとモータ出力軸とを一体化して小型軽量でありながらコギングトルク特性の悪化を抑制することができ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している。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and the deterioration of cogging torque characteristics can be suppressed while integrating the worm and the motor output shaft while being small and light. An object is to provide an electric power steering device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対する操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に一体に形成された前記操舵系に装着されたウォームホイールに噛合するウォームと、該ウォームの軸方向反力を支え且つ前記電動モータの出力軸の偏角を許容する機構を有する軸受装置と、前記ウォームを前記ウォームホイールに一定圧で押し付ける予圧機構とを有する電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータは、対角同相となるスロットコンビネーションを有するブラシレスモータで構成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to claim 1 is mounted on an electric motor that generates a steering assist force for a steering system, and the steering system that is integrally formed on an output shaft of the electric motor. A worm that meshes with the worm wheel, a bearing device that supports an axial reaction force of the worm and allows a deviation angle of the output shaft of the electric motor, and a preload that presses the worm against the worm wheel at a constant pressure An electric power steering apparatus having a mechanism, wherein the electric motor is configured by a brushless motor having a slot combination that is diagonally in phase.
また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記ブラシレスモータは、8極12スロットで構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記ブラシレスモータは、コイルが巻装された円筒状のステータと、該ステータと対向する磁極及び出力軸を備えたロータと、ロータの回転角度を検出する角度検出器と、前記ステータ及び前記角度検出器を内装するフレームと、該フレームに対して前記ロータを回転自在に支持する軸受装置とを備え、前記フレームは、少なくとも前記ウォームを収容するギヤハウジングと一体化されていることを特徴としている。
An electric power steering apparatus according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the brushless motor is configured by 8 poles and 12 slots.
Furthermore, the electric power steering apparatus according to
さらにまた、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項3に係る発明において、前記フレームは、高熱伝導率を有する材料で形成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項4に係る発明において、前記フレームは、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか一方で形成されていることを特徴としている。
Furthermore, the electric power steering apparatus according to a fourth aspect is the invention according to the third aspect, wherein the frame is formed of a material having a high thermal conductivity.
Still further, an electric power steering apparatus according to a fifth aspect is the invention according to the fourth aspect, wherein the frame is formed of any one of aluminum, an aluminum alloy, magnesium and a magnesium alloy.
また、請求項6に係る電動パワーステアリング装置は、請求項3乃至5の何れか1つの発明において、前記フレームは鋳造によって一体成形されていることを特徴としている。
さらに、請求項7に係る電動パワーステアリング装置は、請求項3乃至6の何れか1つの発明において、前記ステータは、フレームに嵌合する円周方向に延長するステータヨークと該ステータヨークの円周方向中央部から内方に延長し、モータコイルが巻装される磁脚部とで軸方向と直交する断面形状がT形に形成された複数の分割コアを、前記ステータヨークの円周方向の両端を隣接する分割コアのステータヨークの円周方向端に連接させて円環状に形成されていることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to any one of the third to fifth aspects, the frame is integrally formed by casting.
Further, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus according to any one of the third to sixth aspects, wherein the stator includes a stator yoke extending in a circumferential direction that fits into a frame, and a circumference of the stator yoke. A plurality of split cores extending inward from the central portion in the direction and having a magnetic leg portion around which the motor coil is wound and having a T-shaped cross section perpendicular to the axial direction are arranged in the circumferential direction of the stator yoke. It is characterized in that both ends are connected to the circumferential end of the stator yoke of the adjacent split core and formed in an annular shape.
本発明によれば、ウォームとモータ出力軸とを一体化すると共に、電動モータを対角同相となるスロットコンビネーションを有するブラシレスモータで構成したので、モータ内部構造が対角同相であることにより軸芯ずれに伴うコギングトルクの悪化を低減することができるという効果が得られる。
ここで、モータのフレームと少なくともウォームを収容するギヤハウジングとを一体化することにより、電動パワーステアリング装置全体をコンパクト化すると共に、部品点数を減少させて、組立工数も低減することができるという効果が得られる。しかも、ステータからギヤハウジングまでの間の熱抵抗を小さくすることが可能であり、ステータに巻装したモータコイルからギヤハウジングへの伝熱を増やして、許容できる銅損を大きくでき、小型、軽量なブラシレスモータを提供できる。
According to the present invention, the worm and the motor output shaft are integrated, and the electric motor is composed of a brushless motor having a slot combination that is diagonally in phase. The effect that the deterioration of the cogging torque due to the deviation can be reduced is obtained.
Here, by integrating the motor frame and at least the gear housing that accommodates the worm, the entire electric power steering apparatus can be made compact, the number of parts can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced. Is obtained. In addition, it is possible to reduce the thermal resistance between the stator and the gear housing, increase the heat transfer from the motor coil wound around the stator to the gear housing, and increase the allowable copper loss, making it compact and lightweight. A brushless motor can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、1は電動パワーステアリング装置であり、この電動パワーステアリング装置1は、運転者が操舵するステアリング機構2を備えている。
このステアリング機構2は、ステアリングホイール3に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸4aと出力軸4bとを有するステアリングシャフト4を有し、このステアリングシャフト4は、入力軸4aの一端がステアリングホイール3に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ5を介して出力軸4bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an electric power steering apparatus. The electric power steering apparatus 1 includes a steering mechanism 2 that is steered by a driver. Yes.
The steering mechanism 2 includes a steering shaft 4 having an
そして、出力軸4bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント6を介してロアシャフト7に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント8を介してピニオンシャフト9に伝達される。このピニオンシャフト9に伝達された操舵力はステアリングギヤ10を介してタイロッド11に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。
ここで、ステアリングギヤ10は、ピニオンシャフト9に連結されたピニオン10aとこのピニオン10aに噛合するラック10bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン10aに伝達された回転運動をラック10bで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
Here, the
ステアリングシャフト4の出力軸4bには、操舵補助力を出力軸4bに伝達する操舵補助機構12が連結されている。この操舵補助機構12は、出力軸4bに連結したウォーム減速機13と、このウォーム減速機13に連結された操舵補助力を発生する電動モータとしてのブラシレスモータ14とを備えている。
そして、このブラシレスモータ14が、操舵トルクセンサ5で検出されるステアリングホイール3に付与されて入力軸4aに伝達された操舵トルクが入力されると共に、車速を検出する車速センサ15から出力される車速検出値が入力された制御装置16によって駆動制御される。
A
The
この制御装置16は、車速検出値をパラメータとして操舵トルクと操舵補助指令値との関係を記憶した制御マップを参照して、操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値とブラシレスモータに流れるモータ電流とに基づいてフィードバック制御を行ってモータ電流指令値を算出し、算出したモータ電流指令値をインバータ回路で構成されるモータ駆動回路17に供給して、このモータ駆動回路17でモータ電流指令値と後述するブラシレスモータ14のロータ回転角を検出するレゾルバからの角度検出信号とに基づいて3相モータ駆動電流を形成し、この3相モータ駆動電流をブラシレスモータ14に供給することにより、ブラシレスモータ14で、操舵補助指令値に応じた操舵補助力を発生する。
The
そして、ウォーム減速機13のギヤハウジング13aとブラシレスモータ14の後述するフレーム半体23aとが一体化され、これらが従来のフレームを構成する鋼板より熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つをダイキャスト機による鋳造によって一体成型されている。
ウォーム減速機13は、図2に示すように、ギヤハウジング13aに内装された、出力軸4bに連結されたウォームホイール13b及びこのウォームホイール13bに噛合し、ブラシレスモータ14の出力軸14bに一体に形成されたウォーム13cで構成されている。ここで、ウォーム13cのモータ出力軸14bとは反対側がギヤハウジング13aに固定された転がり軸受13dに弾性体13eを介して回転自在に支持されている。
And the
As shown in FIG. 2, the
また、転がり軸受13の外側にウォーム13cをウォームホイール13b側に一定圧で押圧する予圧機構21が配設されている。この予圧機構21は、図3に示すように、ギヤハウジング13aに形成された凹部22内に上下方向に変位可能に配設した予圧パッド23と、この予圧パッド23を上下方向に案内するギヤハウジング13aに固定された左右一対の案内ピン24と、予圧パッド23に対して下方に予圧を与える捩じりコイルばね25とを有する。そして、予圧パッド23の中央部にウォーム13cの小径軸部13dが嵌合されている。
Further, a
ここで、予圧パッド23は、円板の中心より上方側の水平な弦位置で中心を挟んで外側を左右対称に切除することにより、上方の捩じりコイルばね25の内径と略等しい曲率に選定された傘状板部23aと、この傘状板部23aの下面中央部から下方に突出して案内ピン24に案内され、下面が捩じりコイルばね25の内径より小さい半径に選定された突出板部23bとが形成されている。
Here, the
そして、突出板部23bにおける傘状板部23aの円弧の中心点にウォーム13cの小径軸部13dを嵌合する嵌合孔23cが形成され、さらに傘状板部23aの下面と案内ピン24との間に隙間が形成されている。
この予圧パッド23に対してその周囲に捩じりコイルばね25を傘状板部23aの外周面に接触し、突出板部23bの下面の円弧面には接触しないように巻回し、その両端に形成した内側への折り曲げ部25aを案内ピン24の傘状板部23aとは反対側に係止させることにより、捩じりコイルばね25によって予圧パッド23が下方に押圧され、これによってウォーム13cがウォームホイール13b側に予圧される。
And the
A
一方、ブラシレスモータ14は、図2、図4及び図5に示すように、ステータ31及びロータ回転角を検出する回転角検出器としてのレゾルバ32とを収容するフレーム33を有し、このフレーム33は、前述したギヤハウジング13aに一体に形成されたステータ31を収容する円筒状のフレーム半体33Aと、このフレーム半体33の右端部に接合されるレゾルバ32を収容するフレーム半体33Bとに2分割され、両者が接合面でネジ止めされている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the
フレーム半体33Aには、内周面にフレーム半体33B側端面から軸方向に延長するステータ31を嵌合する大径部37と、その先に環状シール体38を収納する小径部39とが形成されている。また、フレーム半体33Aの大径部37の内周面には、フレーム半体33B側端面から軸方向にステータ31の軸方向長さと略等しい長さで延長するブラシレスモータのスロット数と同数の断面円弧状の凹部40が等間隔に形成されている。
The
また、フレーム半体33Bは、図2で特に明らかなように、フレーム半体33Aとは反対側の内周面にレゾルバ32を収容する大径部41が形成され、この大径部41と連結して例えば深溝玉軸受で構成される転がり軸受42を嵌合する小径部43が形成されている。
ここで、フレーム半体33Bもフレーム半体33Aと同様にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つをダイキャスト成型することにより形成されている。
Further, as clearly shown in FIG. 2, the frame half body 33 </ b> B is formed with a large-
Here, the
このように、フレーム半体33A及び33Bを共に鋳造によって製作するが、インロー部などの高い精度が必要な部位は適宜切削加工が施されている。
そして、フレーム半体33Aの大径部37内にステータ31が嵌合されている。このステータ31は、図4及び図5で特に明らかなように、12個の電磁鋼板を積層したT形の分割コア51を円環状に連接させた構成を有する。
As described above, both the frame halves 33A and 33B are manufactured by casting, but a portion requiring high accuracy such as an inlay portion is appropriately cut.
The
各分割コア51の夫々は、軸方向と直交する断面が、図4に示すように、外周面が円弧状で円周方向に延長するステータヨーク52と、このステータヨーク52の内周面における円周方向の中央部に内方に中心軸に向かって延長する磁脚部53とでT形に形成された鉄心で構成され、磁脚部53の先端にハット部53aが形成されている。そして、磁脚部53にモータコイル54が集中巻で巻装されている。ハット部53aは、T形の分割コア51を12個組み合わせて円環状にした状態において、若干のスロット開口幅が形成される形状であり、そのスロット開口幅はモータコイル44に使用されるマグネットワイヤの直径以下に設定されている。ステータヨーク52のフレーム半体33Aに嵌合される面は、フレームの曲率と略同じ曲率であるが、磁脚部53の首部の真裏にあたる部位が平取りしてあるので、フレーム半体33Aへの嵌合時に2点で線接触する形状となっている。
As shown in FIG. 4, each of the
一方、ステータヨーク52のスロット側は、磁脚部53の首部中心線に直交する直線形状とされている。隣接する分割コア51が突き当たる部位は、モータコイル54が施される磁脚部53の中心線に対して回転中心で交差する±15°の直線形状であり、互いに面接触する形状とされている。
また、外周側基部52の外周面における円周方向の両端部にフレーム半体33Aの凹部40に係合する断面が4分の1円状の凸半部55が軸方向の全域にわたって形成されている。したがって、分割コア51同士を連接させたときに、図4で拡大図示したように、双方の凸半部55で断面半円形のフレーム半体33Aに形成した凹部40に係合する凹部40と同一の曲率でその中心点をフレーム半体33Aの凹部40の中心点よりもステータ中心軸側に若干ずらした形状の凸部56が形成される。そして、各分割コア51を円環状に連接させた状態で、凸部56をレーザ溶接等で溶接することにより、円環状のステータ31が構成され、このステータ31が、フレーム半体33Aの大径部37に凸部56を凹部40に係合させて嵌合されている。このとき、ステータ31のヨーク53がフレーム半体33Aに形成したステータヨーク突き当て部57に当接されて位置決めされている。
On the other hand, the slot side of the
Also,
各相のモータコイル54の終端は、Y結線中点、U相、V相、W相毎に絶縁された四層構造の円環状の図示しないを介してモータ駆動回路17に接続されている。
このように、ステータ31を分割コア方式にすることにより、一体コア方式に巻線を施す際に必要な巻線ノズルを通すための空間や、巻線をスロットに落とし込む際のガイドのための空間など、巻線構成のためだけに生じる無駄なスロット空間が不要となるので、高密度な巻線が可能となる。
The terminal of the
Thus, by using the split core system for the
また、分割コア51において、ハット部53aによって形成されるスロット開口幅を、モータコイル54に使用されるマグネットワイヤの直径以下に設定することにより、モータコイル54が緩んだり断線してもエアギャップに噛み込まないので、電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるモータロックによるステアリングホイールロックを防止することができる。
Further, in the
また、分割コア51において、ステータヨーク52のフレーム半体33Aに嵌合される面を、フレーム嵌合時に2点で線接触する形状としたことにより、トルク発生時に磁脚部56に反力がかかってもT形の分割コア41が倒れにくいので、騒音、振動を低減させることができる。
さらに、T形の分割コア41において、ステータヨーク52のスロット側を磁脚部53の首部中心線に直交する直線形状としたことにより、巻線時にステータヨーク52が干渉しないので、高密度な巻線が可能である。
Further, in the
Further, in the T-shaped
さらにまた、T形の分割コア51において、隣接する分割コア51のステータヨーク52が突き当たる部位の外周側に半割れ状の凸半部55を設けたことにより、単純な円環状のステータヨーク部を分割した分割コア方式よりも突き当たる面積が広く、トルク発生時に磁脚部53に反力がかかってもT形の分割コア51が倒れにくい。なおさらに、外周側に突出した凸半部55を溶接するので、溶接部を通る磁束は少なく、ヒステリシス損を小さくすることができる。これらの効果により、騒音、振動及び鉄損を低減できる。
Furthermore, in the T-shaped
また、凸部は56は、外周側に突出しているので、ステータヨーク52のスロット側を磁脚部53の首部中心線に直交する直線形状としたことに起因する磁路細りを防止することができる。
また、その凸部56は、フレーム半体33Aに設けてなる凹部に対して、径方向には隙間が大きいが、回転方向には隙間が殆どない形状なので、分割コア51同士を溶接する際に生じるビードや膨らみを取り除くことなくフレーム半体33Aに焼ばめすることができる。さらに、ブラシレスモータ14の雰囲気温度のみが急激に上昇してフレーム半体33Aのみが高温になったり、予期せぬ外力などでフレーム半体33Aに割れが生じたりしてフレーム半体33Aとステータ31の締め代が無くなってしまった場合でもステータ31は空転しないので、トルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらには電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるセルフステアといった現象を確実に防ぐことができる。
Further, since the
Moreover, since the
また、前述したように、フレーム半体33Aの凹部40はフレーム半体33Bを取付ける側からステータ嵌合部をへてステータヨーク突き当て部位よりも若干深い位置まで同一形状で延長しているので、電磁鋼板の形状を積圧方向によって変える必要が無く、同一形状のT形の電磁鋼板でステータ31を構成できる。
これらの特徴は、T形の分割コア51がスロット数12と同数個連結されており、連結部を折り曲げることにより円環状のステータ31となる展開コア方式のステータで適用しても同様の効果が得られる。
Further, as described above, the
These features are obtained by connecting the same number of T-shaped
また、フレーム半体33Bの大径部41には、レゾルバ32を構成するレゾルバステータ31sが内嵌されている。
一方、ギヤハウジング13a及びフレーム半体33Bには、これらに保持された転がり軸受13及び32によってロータ61が回転自在に支持されている。このロータ61は、転がり軸受13及び42によって回転自在に支持された出力軸62と、この出力軸62のステータ31との対向位置に固定された磁極部63と、同様に出力軸62のレゾルバステータ32sとの対向位置に固定されたレゾルバ32を構成するレゾルバロータ32rとで構成されている。このようにロータ61は、フレーム半体33Aのウォーム13c側から見て、磁極部63、転がり軸受42、レゾルバロータ32r、ロックナット64という順序で組み付けられている。
Further, a resolver stator 31 s constituting the
On the other hand, the
ここで、磁極部63は、特に図5で明らかなように、出力軸62を挿通する円筒状のロータヨーク65と、このロータヨーク65の外周面に円周方向に等間隔で接着された8枚の永久磁石66と、これら永久磁石66の外周面を覆うオーステナイト系の非磁性ステンレスでなるキャップ67とで構成されている。そして、磁極となる永久磁石66は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からずらした蒲鉾型に形成されている。
Here, as clearly shown in FIG. 5, the
磁極部63を構成する永久磁石66の外周部はキャップ67で覆われており、キャップ67はすきまばめであるが、接着剤を併用することで永久磁石66に固定されており、さらに、キャップ67の端面をリベットで加締めることによりさらに強固に固定されている。さらに、転がり軸受42は、内輪を出力軸62へ圧入した後にレゾルバロータ32rを介してロックナット64で締め付けることで、出力軸62に加わるアキシアル荷重による出力軸62と内輪のズレを防止している。
The outer peripheral part of the
また、レゾルバロータ32rは、転がり軸受42の内輪に軸方向から当接する大径部71とこの大径部71と連接する小径部72とを有する出力軸62に外嵌されたレゾルバシャフト73の小径部72に外嵌され、その軸方向位置がロックナット64で固定されている。
このように、ブラシレスモータ14は8極12スロットに形成されているので、ロータ61の中心軸を挟んで対角となる永久磁石66が同相に着磁される対角同相構造を有する。このようにブラシレスモータ14が対角同相構造に構成されているので、軸芯ずれに伴うコギングトルク特性の悪化を抑制することができる。
The
Thus, since the
次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車しているものとすると、この状態で、ステアリングホイール3を右切り(又は左切り)する所謂据え切り状態とすると、このときのステアリングホイール3に付加される操舵トルクが操舵トルクセンサ5で検出され、検出された操舵トルクが制御装置16に入力されると共に、車速センサ15で検出した零の車速検出値が制御装置16に入力される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Assuming that the vehicle is now stopped, in this state, when the
このため、制御装置16で操舵トルク及び車速検出値をもとに制御マップを参照して、比較的大きな操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値とモータ電流検出値との偏差でフィードバック制御を行うことによりモータ電流指令値を算出し、このモータ電流指令値をモータ駆動回路17に出力することにより、このモータ駆動回路17で、レゾルバ22で検出されるロータ回転角に基づいて三相モータ電流がブラシレスモータ14に出力される。
For this reason, the
したがって、ブラシレスモータ14が回転駆動されて、比較的大きな操舵補助力を発生し、この操舵補助力を出力軸62に一体に連結されたウォーム減速機13のウォーム13cに伝達し、このウォームギヤ13cに噛合するウォームホイール13bを回転させてステアリングシャフト4の出力軸4bにステアリングホイール3の回転方向と同一方向に大きな操舵補助トルクを与えることができ、ステアリングホイール3を軽く操舵することができる。
Therefore, the
この状態から車両を走行させると車速検出値の増加に応じて同一操舵トルクであっても算出される操舵補助指令値が小さい値となり、これに応じてブラシレスモータ14が回転駆動されるので、このブラシレスモータ14で発生する操舵補助力が据え切り時より小さくなり、車速に応じた最適な操舵補助力を発生することができる。
このとき、ブラシレスモータ14の出力軸62にウォーム減速機13を構成するウォーム13cが一体に形成されており、出力軸62がギヤハウジング13aに保持された転がり軸受13dとフレーム半体33Bに保持された転がり軸受42とによって回転自在に保持されているので、出力軸62の全長を短くしてウォーム13c及びブラシレスモータ14の軸方向長さを短くすることができ、ブラシレスモータ14の突出長を短くして小型化することができると共に、部品点数を減少させて組付工数を減少させることができる。
When the vehicle is driven from this state, the calculated steering assist command value becomes a small value even if the steering torque is the same as the vehicle speed detection value increases, and the
At this time, the
しかも、ロータ61の磁極部63及びステータ31が8極12スロットというスロットコンビネーションとされているので、最も基本的な2極3スロット形式の4倍の構成である。このように磁極部63とステータ31の構成を基本構成の2n倍(nは整数)とした対角同相とすることにより径方向の磁気吸引力が相殺されるため回転時のロータ振動を小さくできるという利点がある。このため、ウォーム13cとブラシレスモータ14の出力軸62とを一体化させることにより、ウォーム13cとウォームホイール13bとの噛合部で生じる上下方向のリフト力が出力軸62を介してブラシレスモータ14のロータ61に伝達されるが、このリフト力の影響を抑制して、コギングトルク特性の悪化を抑制することができる。
In addition, since the
因みに、図6に示すように、ロータ61の磁極部63及びステータ31が10極12スロットというスロットコンビネーションとした場合には、磁極部63が対角異相となるため、系方向の時期吸引力を相殺することができず、回転時のロータ振動が大きくなり、コギングトルク特性が悪化する。
上記8極12スロットモータと、10極12スロットモータの磁気的ギャップ、外径、ステータ形状を同等の寸法で回転時苦心を0.1mm、0.2mm、0.3mmずらした場合のコギングトルクを、有限要素法を用いて算出し、コギングトルクの大きさの比率を図7に示す解析結果にまとめた。この図7から明らかなように、対角同相である構成とすることにより、モータ軸芯ずれによるコギングトルク特性の悪化の増加率を低減させることができた。
Incidentally, as shown in FIG. 6, when the
Cogging torque when the magnetic gap, outer diameter, and stator shape of the 8-pole 12-slot motor are shifted by 0.1 mm, 0.2 mm, and 0.3 mm with the same dimensions. The ratio of the magnitude of cogging torque was calculated using the finite element method, and the analysis results shown in FIG. 7 are summarized. As can be seen from FIG. 7, by adopting a configuration having diagonal in-phase, the rate of increase in cogging torque characteristics deterioration due to motor shaft misalignment could be reduced.
また、このスロットコンビネーションの巻線係数は“0.866”であり、且つ集中巻であることから、銅損に対して大きなトルクを得ることができるという利点がある。
しかし、各々の磁極による鎖交磁束の変化量がそのままコギングトルク及びトルクリップルとして現れるため、電動パワーステアリング装置1に適用するためには運転者に不快な振動と騒音を与えるコギングトルク及びトルクリップルをさらに低減する必要がある。本実施形態では、磁極となる永久磁石66は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からずらした蒲鉾型に形成されている。このような磁極により、鎖交磁束の変化量を正弦波化し、コギングトルク及び正弦波通電時のトルクリップルを低減することができる。
Further, since the winding coefficient of this slot combination is “0.866” and concentrated winding, there is an advantage that a large torque can be obtained against copper loss.
However, since the amount of change in the interlinkage magnetic flux due to each magnetic pole appears as it is as cogging torque and torque ripple, in order to apply it to the electric power steering apparatus 1, cogging torque and torque ripple that give unpleasant vibration and noise to the driver are used. Further reduction is necessary. In the present embodiment, the
また、ブラシレスモータ14におけるステータ31のモータコイル54に比較的大電流のモータ電流を供給することにより、回転磁界を発生させて、ロータ61を回転駆動するものであるが、モータ駆動電流が大電流となることにより、このモータコイル54で発熱を生じる。この発熱は、ステータ31の分割コア51を介してフレーム半体33Aに伝導され、このフレーム半体33Aがしかもギヤハウジング13aに一体に形成され、通常の鋼製のフレームより高い熱伝導率のアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを使用してダイキャストで一体成型されているので、フレーム半体33Aとギヤハウジング13aとの間に接合部が無く、ステータ31からウォーム減速機13のギヤハウジング13aまでの間の熱抵抗が小さくなるので、モータコイル54で発生した熱を効果的にウォーム減速機13のギヤハウジング13aに伝熱させてモータコイル54が許容できる銅損を従来例よりも大きくすることができる。また、ステータ31がギヤハウジング13a側に配設されているので、ステータ31とウォーム減速機13のギヤハウジング13aとの間の距離を最小として熱抵抗を小さくすることができ、より大きな伝熱効果を発揮することができる。
Further, by supplying a relatively large motor current to the
さらに、上記実施形態では、少なくともウォーム減速機13のギヤハウジング13a及びブラシレスモータ14のフレーム半体33Aをアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを使用してダイキャスト成形するようにしているので、従来例のように薄鋼板を絞る場合のように肉厚の制限がなく、且つ比重は薄鋼板に対して約1/3であるので、従来例の薄鋼板フレームの円筒部厚さに対し、約3倍の肉厚にすることができる。その上、アルミニウム合金は、鉄の3倍の熱伝導率を有する材質であり、さらにステータ先端突き当て部58を設け、コイルエンドとの間に伝熱体59を充填することで、銅損によるコイルエンドの熱をステータ先端突き当て部58及び伝熱体59を介してフレーム半体33Aへ伝熱できる。これらの効果により、従来例と同じ重さのギヤハウジング及びフレームでありながら、10倍以上の熱量をウォーム減速機13のギヤハウジング13aへ伝熱できるので、モータコイル54が許容できる銅損を従来例より大幅に大きくすることができる。
Further, in the above-described embodiment, at least the
さらに、レゾルバ22は、転がり軸受42の最寄り位置に配置したので、モータ温度が変化した際のフレーム材質とシャフト材質の線膨張係数差によりレゾルバステータ32sとレゾルバロータ32rの軸方向ズレを防止することができる。特に、本実施形態のようにシャフト材質とフレーム材質の線膨張係数差が大きい組み合わせの場合、その効果は顕著である。
Further, since the
また、磁極部63とレゾルバロータ32rを機械的に位置決めすることで、両者の位相がずれた際に生じるトルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらには電動パワーステアリング装置においてはあってはならないセルフステアといった現象を確実に防止することができる。
また、磁極部63を構成する永久磁石66をキャップ67で覆うことにより、永久磁石66に欠けや割れが生じたり、永久磁石66がロータヨーク65から剥がれたりした場合であっても永久磁石66がエアギャップに噛み込まないので、電動パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるモータロックによるホイールステアリングロックを確実に防止することができる。
In addition, by mechanically positioning the
Further, by covering the
なお、上記実施形態においては、ステータ31を分割コア方式とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、積層鋼板で一体化したステータを形成する展開コア方式であってもよい。
また、上記実施形態においては、ロータ回転角を検出する回転角検出器としてレゾルバ32を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ホール素子などの磁気検出素子や、ロータリエンコーダ等の任意の回転角検出器を適用することができる。
In the above embodiment, the case where the
In the above embodiment, the case where the
さらに、上記実施形態では少なくともギヤハウジング13a及びフレーム半体23Aをダイキャスト成型する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロストワックスや砂型,マグネシウム及びマグネシウム合金の場合は射出成型など,他の鋳造方法を適用するようにしてもよい。
さらにまた、ウォーム13cをウォームホイール13b側に押圧する予圧機構21は、上記構成に限定されるものではなく、ウォーム13cをウォームホイール13b側に予圧できるものであれば任意の構成の予圧機構を適用することができる。
Further, in the above embodiment, the case where at least the
Furthermore, the
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリング機構、3…ステアリングホイール、4…ステアリングシャフト、4a…入力軸、4b…出力軸、10…ステアリングギヤ、12…操舵補助機構、13…ウォーム減速機、13a…ギヤハウジング、13b…ウォームホイール、13c…ウォーム、13d…転がり軸受、13e…弾性体、14…ブラシレスモータ、16…制御装置、17…モータ駆動回路、21…予圧機構、31…ステータ、32…レゾルバ、33…フレーム、33A,33B…フレーム半体、42…転がり軸受、51…分割コア、52…ステータヨーク、53…磁脚部、54…モータコイル、61…ロータ、62…出力軸、63…磁極部、64…ロータヨーク、66…永久磁石、67…キャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering mechanism, 3 ... Steering wheel, 4 ... Steering shaft, 4a ... Input shaft, 4b ... Output shaft, 10 ... Steering gear, 12 ... Steering assist mechanism, 13 ... Worm speed reducer, 13a DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Gear housing, 13b ... Worm wheel, 13c ... Worm, 13d ... Rolling bearing, 13e ... Elastic body, 14 ... Brushless motor, 16 ... Controller, 17 ... Motor drive circuit, 21 ... Preload mechanism, 31 ... Stator, 32 ... Resolver 33 ... Frame, 33A, 33B ... Frame half, 42 ... Rolling bearing, 51 ... Split core, 52 ... Stator yoke, 53 ... Magnetic legs, 54 ... Motor coil, 61 ... Rotor, 62 ... Output shaft, 63 ... magnetic pole part, 64 ... rotor yoke, 66 ... permanent magnet, 67 ... cap
Claims (7)
前記電動モータは、対角同相となるスロットコンビネーションを有するブラシレスモータで構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor for generating a steering assist force for the steering system, a worm meshed with a worm wheel mounted on the steering system formed integrally with an output shaft of the electric motor, and supporting an axial reaction force of the worm; An electric power steering device having a bearing device having a mechanism that allows a deviation angle of an output shaft of the electric motor, and a preload mechanism that presses the worm against the worm wheel at a constant pressure,
The electric power steering apparatus, wherein the electric motor is configured by a brushless motor having a slot combination that is diagonally in phase.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006301795A JP2008114787A (en) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006301795A JP2008114787A (en) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Electric power steering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008114787A true JP2008114787A (en) | 2008-05-22 |
Family
ID=39501090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006301795A Pending JP2008114787A (en) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008114787A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524251A (en) * | 2008-06-13 | 2011-09-01 | アルストム テクノロジー リミテッド | Electronically controlled journal loading system |
| JP2013220030A (en) * | 2013-08-02 | 2013-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | Permanent magnet type synchronous motor |
| JP2017131014A (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 株式会社ミツバ | Brushless motor |
| CN108141104A (en) * | 2015-10-27 | 2018-06-08 | 罗伯特·博世有限公司 | Wiper direct driver |
| CN109104007A (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 戴森技术有限公司 | Brushless motor and its stator |
-
2006
- 2006-11-07 JP JP2006301795A patent/JP2008114787A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524251A (en) * | 2008-06-13 | 2011-09-01 | アルストム テクノロジー リミテッド | Electronically controlled journal loading system |
| JP2013220030A (en) * | 2013-08-02 | 2013-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | Permanent magnet type synchronous motor |
| CN108141104A (en) * | 2015-10-27 | 2018-06-08 | 罗伯特·博世有限公司 | Wiper direct driver |
| JP2017131014A (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 株式会社ミツバ | Brushless motor |
| CN109104007A (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 戴森技术有限公司 | Brushless motor and its stator |
| JP2019009986A (en) * | 2017-06-20 | 2019-01-17 | ダイソン テクノロジー リミテッド | Brushless motor and stator therefor |
| JP6999506B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-01-18 | ダイソン・テクノロジー・リミテッド | Brushless motor and its stator |
| US11588360B2 (en) | 2017-06-20 | 2023-02-21 | Dyson Technology Limited | Brushless motor and stator therefor |
| CN109104007B (en) * | 2017-06-20 | 2023-03-10 | 戴森技术有限公司 | Brushless motor and stator thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060138894A1 (en) | Rotor for rotating machine, manufacturing method of rotor and motor for electrically driven power steering | |
| JP4821303B2 (en) | Brushless motor and electric power steering apparatus using the same | |
| JP5359859B2 (en) | Brushless motor rotor, brushless motor, electric power steering apparatus, and method for manufacturing brushless motor rotor | |
| JP5310109B2 (en) | Brushless motor rotor, brushless motor, electric power steering apparatus, and method for manufacturing brushless motor rotor | |
| US6140728A (en) | Electric motor and electric power steering apparatus employing the electric motor | |
| WO2007055296A1 (en) | Electric power steering device | |
| JP2001275325A (en) | Electric power steering device | |
| JPWO2008050637A1 (en) | Brushless motor | |
| JP5272707B2 (en) | Electric motor and electric power steering apparatus provided with the electric motor | |
| KR20140078819A (en) | Motor | |
| JP2008114787A (en) | Electric power steering device | |
| JP3487191B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5470913B2 (en) | Motor core, motor core unit using the same, brushless motor, electric power steering device using the same, and method for manufacturing motor core unit | |
| JP5327094B2 (en) | Brushless motor stator, brushless motor, and electric power steering apparatus | |
| JP5155632B2 (en) | Brushless motor | |
| JP5966399B2 (en) | Brushless motor and electric power steering device | |
| JP2005045923A (en) | Method for manufacturing electric motor rotor and electric motor rotor | |
| JP5144994B2 (en) | Electric motor | |
| JP5413619B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2008100642A (en) | Electric power steering device | |
| JP5037257B2 (en) | Brushless motor | |
| JP2013160267A (en) | Electric motor bearing support structure, electric motor and electric power steering device | |
| JP5177007B2 (en) | Electric motor and electric power steering device | |
| JP5037256B2 (en) | Brushless motor | |
| JP2008094176A (en) | Electric power steering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20090130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |