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JP2008114787A - Electric power steering device - Google Patents

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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
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JP
Japan
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worm
stator
motor
electric power
power steering
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006301795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Shimizu
康博 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
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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2
An 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)。
特開2004−306898号公報(第1頁、図2,図20)
In order to solve this problem, the worm and the motor output shaft are integrated to be compact, and the number of parts is reduced (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-306898 (first page, FIGS. 2 and 20)

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 claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the brushless motor includes a cylindrical stator around which a coil is wound, a magnetic pole and an output shaft facing the stator. A rotor provided with the rotor, an angle detector that detects a rotation angle of the rotor, a frame that houses the stator and the angle detector, and a bearing device that rotatably supports the rotor with respect to the frame, The frame is characterized in that it is integrated with at least a gear housing that houses the worm.

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 input shaft 4a and an output shaft 4b through which a steering force applied from a driver is transmitted to the steering wheel 3, and the steering shaft 4 is one end of the input shaft 4a. Is connected to the steering wheel 3, and the other end is connected to one end of the output shaft 4b via a steering torque sensor 5 as steering torque detecting means.

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 output shaft 4 b is transmitted to the lower shaft 7 via the universal joint 6 and further transmitted to the pinion shaft 9 via the universal joint 8. The steering force transmitted to the pinion shaft 9 is transmitted to the tie rod 11 via the steering gear 10 to steer a steered wheel (not shown).
Here, the steering gear 10 is configured in a rack and pinion type having a pinion 10a connected to the pinion shaft 9 and a rack 10b meshing with the pinion 10a, and the rotational motion transmitted to the pinion 10a is linearly moved by the rack 10b. It has been converted to movement.

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 steering assist mechanism 12 that transmits a steering assist force to the output shaft 4b is connected to the output shaft 4b of the steering shaft 4. The steering assist mechanism 12 includes a worm speed reducer 13 connected to the output shaft 4 b and a brushless motor 14 as an electric motor that generates a steering assist force connected to the worm speed reducer 13.
The brushless motor 14 receives the steering torque applied to the steering wheel 3 detected by the steering torque sensor 5 and transmitted to the input shaft 4a, and the vehicle speed output from the vehicle speed sensor 15 that detects the vehicle speed. Drive control is performed by the control device 16 to which the detection value is inputted.

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 control device 16 refers to a control map that stores the relationship between the steering torque and the steering assist command value using the vehicle speed detection value as a parameter, calculates a steering assist command value, and calculates the calculated steering assist command value and the brushless motor. Based on the flowing motor current, feedback control is performed to calculate a motor current command value, and the calculated motor current command value is supplied to a motor drive circuit 17 constituted by an inverter circuit. By forming a three-phase motor drive current based on the command value and an angle detection signal from a resolver that detects the rotor rotation angle of the brushless motor 14 described later, and supplying this three-phase motor drive current to the brushless motor 14, The brushless motor 14 generates a steering assist force corresponding to the steering assist command value.

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 gear housing 13a of the worm reduction gear 13 and the frame half 23a, which will be described later, of the brushless motor 14 are integrated, and these have higher heat conductivity than the steel plate constituting the conventional frame, such as aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium. Any one of the alloys is integrally formed by casting with a die casting machine.
As shown in FIG. 2, the worm speed reducer 13 is engaged with the worm wheel 13b and the worm wheel 13b that are connected to the output shaft 4b, and is integrated with the output shaft 14b of the brushless motor 14. The worm 13c is formed. Here, the opposite side of the worm 13c from the motor output shaft 14b is rotatably supported by a rolling bearing 13d fixed to the gear housing 13a via an elastic body 13e.

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 preload mechanism 21 that presses the worm 13c toward the worm wheel 13b with a constant pressure is disposed outside the rolling bearing 13. As shown in FIG. 3, the preload mechanism 21 includes a preload pad 23 disposed in a recess 22 formed in the gear housing 13a so as to be displaceable in the vertical direction, and a gear housing for guiding the preload pad 23 in the vertical direction. A pair of left and right guide pins 24 fixed to 13a and a torsion coil spring 25 for applying a preload downward to the preload pad 23 are provided. A small-diameter shaft portion 13d of the worm 13c is fitted to the central portion of the preload pad 23.

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 preload pad 23 has a curvature substantially equal to the inner diameter of the upper torsion coil spring 25 by cutting the outer side symmetrically across the center at a horizontal chord position above the center of the disk. The selected umbrella-shaped plate portion 23a, and a protrusion that protrudes downward from the central portion of the lower surface of the umbrella-shaped plate portion 23a and is guided by the guide pin 24, and the lower surface is selected to have a radius smaller than the inner diameter of the torsion coil spring 25. A plate portion 23b is formed.

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 fitting hole 23c which fits the small diameter shaft part 13d of the worm 13c is formed in the center point of the circular arc of the umbrella-shaped board part 23a in the protrusion board part 23b, Furthermore, the lower surface of the umbrella-shaped board part 23a, the guide pin 24, and A gap is formed between the two.
A torsion coil spring 25 is wound around the preload pad 23 so as to contact the outer peripheral surface of the umbrella-shaped plate portion 23a and not to contact the arc surface of the lower surface of the protruding plate portion 23b. By locking the formed inwardly bent portion 25a on the side opposite to the umbrella-shaped plate portion 23a of the guide pin 24, the preload pad 23 is pressed downward by the torsion coil spring 25, whereby the worm 13c is Preloaded on the worm wheel 13b side.

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 brushless motor 14 includes a frame 33 that houses a stator 31 and a resolver 32 as a rotation angle detector that detects a rotor rotation angle. Is a cylindrical frame half 33A that accommodates the stator 31 formed integrally with the gear housing 13a, and a frame half 33B that accommodates the resolver 32 joined to the right end of the frame half 33. It is divided into two and both are screwed at the joint surface.

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 frame half body 33A has a large diameter portion 37 that fits the stator 31 that extends in the axial direction from the end surface on the frame half body 33B side on the inner peripheral surface, and a small diameter portion 39 that houses the annular seal body 38 at the tip. Is formed. Further, the inner peripheral surface of the large-diameter portion 37 of the frame half body 33A has the same number of slots as the brushless motor extending from the end surface on the frame half body 33B side in the axial direction with a length substantially equal to the axial length of the stator 31. Concave portions 40 having a circular arc cross section are formed at equal intervals.

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-diameter portion 41 that accommodates the resolver 32 on the inner peripheral surface opposite to the frame half-body 33 </ b> A, and is connected to the large-diameter portion 41. Thus, for example, a small-diameter portion 43 into which a rolling bearing 42 constituted by a deep groove ball bearing is fitted is formed.
Here, the frame half body 33B is formed by die-casting any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy, similarly to the frame half body 33A.

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 stator 31 is fitted in the large diameter portion 37 of the frame half 33A. 4 and 5, the stator 31 has a configuration in which T-shaped split cores 51 in which 12 electromagnetic steel plates are stacked are connected in an annular shape.

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 split cores 51 has a cross section orthogonal to the axial direction. The stator yoke 52 has an arcuate outer peripheral surface and extends in the circumferential direction, and a circle on the inner peripheral surface of the stator yoke 52. A magnetic leg portion 53 that extends inward toward the central axis at the center in the circumferential direction is formed of a T-shaped iron core, and a hat portion 53 a is formed at the tip of the magnetic leg portion 53. A motor coil 54 is wound around the magnetic leg 53 by concentrated winding. The hat portion 53a has a shape in which a slight slot opening width is formed in a state where 12 T-shaped split cores 51 are combined into an annular shape, and the slot opening width is a magnet wire used for the motor coil 44. Is set below the diameter. The surface of the stator yoke 52 fitted to the frame half 33A has substantially the same curvature as that of the frame, but the portion of the magnetic leg 53 that is directly behind the neck is flattened. It becomes the shape which carries out line contact at two points at the time of fitting.

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 stator yoke 52 has a linear shape orthogonal to the neck center line of the magnetic leg portion 53. The portion where the adjacent split core 51 abuts is a linear shape of ± 15 ° intersecting at the center of rotation with respect to the center line of the magnetic leg portion 53 to which the motor coil 54 is applied, and is in a shape in surface contact with each other. .
Also, convex half portions 55 each having a quarter of a cross section engaging with the concave portion 40 of the frame half body 33A are formed over the entire axial direction at both ends in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the outer peripheral side base portion 52. Yes. Therefore, when the split cores 51 are connected to each other, as shown in an enlarged view in FIG. 4, both the convex halves 55 are identical to the concave portions 40 that engage with the concave portions 40 formed in the frame half body 33 </ b> A having a semicircular cross section. A convex portion 56 having a shape in which the central point is slightly shifted to the stator central axis side with respect to the central point of the concave portion 40 of the frame half body 33A is formed. Then, in a state where the divided cores 51 are connected in an annular shape, the convex portion 56 is welded by laser welding or the like, whereby the annular stator 31 is configured, and the stator 31 has a large diameter of the frame half body 33A. The convex portion 56 is engaged with the concave portion 40 and is fitted to the portion 37. At this time, the yoke 53 of the stator 31 is positioned in contact with a stator yoke abutting portion 57 formed on the frame half 33A.

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 motor coil 54 of each phase is connected to the motor drive circuit 17 through a four-layered annular ring (not shown) insulated for each Y connection midpoint, U phase, V phase, and W phase.
Thus, by using the split core system for the stator 31, a space for passing a winding nozzle necessary for winding in the integral core system, and a space for guiding the winding in dropping into the slot. For example, a useless slot space that is generated only for the winding configuration is not required, so that high-density winding is possible.

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 split core 51, by setting the slot opening width formed by the hat portion 53a to be equal to or less than the diameter of the magnet wire used for the motor coil 54, even if the motor coil 54 is loosened or disconnected, it becomes an air gap. Since it is not bitten, the steering wheel lock due to the motor lock, which is a failure that should not occur in the electric power steering apparatus, can be prevented.

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 split core 51, the surface of the stator yoke 52 that is fitted to the frame half body 33A has a shape that makes line contact at two points when the frame is fitted, so that a reaction force is applied to the magnetic leg portion 56 when torque is generated. Even if it is applied, the T-shaped split core 41 is unlikely to fall down, so noise and vibration can be reduced.
Further, in the T-shaped split core 41, the slot side of the stator yoke 52 is formed in a linear shape perpendicular to the center line of the neck of the magnetic leg portion 53, so that the stator yoke 52 does not interfere during winding, so that high-density winding is possible. A line is possible.

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 split core 51, a simple annular stator yoke portion is formed by providing a half-cracked convex half 55 on the outer peripheral side of the portion where the stator yoke 52 of the adjacent split core 51 abuts. The abutting area is larger than that of the divided core method, and the T-shaped split core 51 is unlikely to fall even if a reaction force is applied to the magnetic leg portion 53 when torque is generated. Furthermore, since the convex half portion 55 protruding to the outer peripheral side is welded, the magnetic flux passing through the welded portion is small and the hysteresis loss can be reduced. These effects can reduce noise, vibration, and iron loss.

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 convex portion 56 protrudes to the outer peripheral side, it is possible to prevent magnetic path narrowing due to the fact that the slot side of the stator yoke 52 has a linear shape perpendicular to the neck centerline of the magnetic leg portion 53. it can.
Moreover, since the convex part 56 has a large gap in the radial direction with respect to the concave part provided in the frame half body 33A, but has almost no gap in the rotational direction, when the divided cores 51 are welded together. It is possible to shrink the frame half body 33A without removing the generated beads and bulges. Further, only the ambient temperature of the brushless motor 14 rapidly increases and only the frame half 33A becomes high temperature, or the frame half 33A is cracked by an unexpected external force, etc. Since the stator 31 does not run idle even if the tightening allowance is lost, it is possible to reliably prevent torque reduction, torque ripple, torque difference due to the rotation direction, and self-steer, which is a failure that should not occur in the electric power steering device. Can be prevented.

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 recess 40 of the frame half 33A extends in the same shape from the side where the frame half 33B is attached to the stator fitting portion to a position slightly deeper than the stator yoke butting portion. There is no need to change the shape of the electromagnetic steel sheet depending on the direction of the accumulated pressure, and the stator 31 can be composed of the same shape of T-shaped electromagnetic steel sheet.
These features are obtained by connecting the same number of T-shaped split cores 51 as the number of slots 12, and the same effect can be obtained even when applied to a developed core type stator that becomes an annular stator 31 by bending the connecting portion. can get.

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 resolver 32 is fitted into the large diameter portion 41 of the frame half body 33B.
On the other hand, the rotor 61 is rotatably supported by the gear housing 13a and the frame half 33B by the rolling bearings 13 and 32 held by them. The rotor 61 includes an output shaft 62 rotatably supported by the rolling bearings 13 and 42, a magnetic pole portion 63 fixed at a position facing the stator 31 of the output shaft 62, and a resolver stator of the output shaft 62. It is comprised with the resolver rotor 32r which comprises the resolver 32 fixed to the position facing 32s. Thus, the rotor 61 is assembled in the order of the magnetic pole portion 63, the rolling bearing 42, the resolver rotor 32r, and the lock nut 64 as viewed from the worm 13c side of the frame half 33A.

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 magnetic pole portion 63 is composed of a cylindrical rotor yoke 65 that is inserted through the output shaft 62 and eight sheets that are bonded to the outer peripheral surface of the rotor yoke 65 at equal intervals in the circumferential direction. The permanent magnet 66 includes a cap 67 made of austenitic nonmagnetic stainless steel that covers the outer peripheral surface of the permanent magnet 66. The permanent magnet 66 serving as the magnetic pole is a segment magnet divided for each pole, and the shape of the permanent magnet 66 is formed in a saddle shape in which the arc center on the outer peripheral side is intentionally shifted from the rotation center.

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 permanent magnet 66 constituting the magnetic pole part 63 is covered with a cap 67. The cap 67 is a clearance fit, but is fixed to the permanent magnet 66 by using an adhesive together. It is fixed more firmly by caulking the end face of it with rivets. Furthermore, the rolling bearing 42 prevents the displacement of the output shaft 62 from the inner ring due to the axial load applied to the output shaft 62 by press-fitting the inner ring into the output shaft 62 and then tightening the inner ring with the lock nut 64 via the resolver rotor 32r. .

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 resolver rotor 32r has a small diameter of a resolver shaft 73 fitted on an output shaft 62 having a large diameter portion 71 that abuts the inner ring of the rolling bearing 42 in the axial direction and a small diameter portion 72 connected to the large diameter portion 71. It is fitted on the part 72 and its axial position is fixed by a lock nut 64.
Thus, since the brushless motor 14 is formed in 8 poles and 12 slots, it has a diagonal in-phase structure in which the permanent magnets 66 that are opposite to each other across the central axis of the rotor 61 are magnetized in the same phase. Thus, since the brushless motor 14 is configured in a diagonal in-phase structure, it is possible to suppress the deterioration of the cogging torque characteristics due to the axial misalignment.

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 steering wheel 3 is turned to the right (or left), the steering torque applied to the steering wheel 3 is the steering torque. The detected steering torque detected by the sensor 5 is input to the control device 16, and the zero vehicle speed detection value detected by the vehicle speed sensor 15 is input to the control device 16.

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 control device 16 refers to the control map based on the steering torque and the detected vehicle speed value, calculates a relatively large steering assist command value, and feeds back the deviation between the steering assist command value and the detected motor current value. A motor current command value is calculated by performing control, and this motor current command value is output to the motor drive circuit 17, so that the motor drive circuit 17 performs three-phase based on the rotor rotation angle detected by the resolver 22. A motor current is output to the brushless motor 14.

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 brushless motor 14 is rotationally driven to generate a relatively large steering assist force, and this steering assist force is transmitted to the worm 13c of the worm speed reducer 13 integrally connected to the output shaft 62, and is transmitted to the worm gear 13c. By rotating the meshing worm wheel 13b, a large steering assist torque can be applied to the output shaft 4b of the steering shaft 4 in the same direction as the rotation direction of the steering wheel 3, and the steering wheel 3 can be lightly steered.

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 brushless motor 14 is driven to rotate accordingly. The steering assist force generated by the brushless motor 14 is smaller than that at the time of stationary, and the optimum steering assist force corresponding to the vehicle speed can be generated.
At this time, the output shaft 62 of the brushless motor 14 is integrally formed with the worm 13c constituting the worm speed reducer 13, and the output shaft 62 is held by the rolling bearing 13d held by the gear housing 13a and the frame half body 33B. Since it is rotatably held by the rolling bearing 42, the overall length of the output shaft 62 can be shortened to shorten the axial length of the worm 13c and the brushless motor 14, and the protruding length of the brushless motor 14 can be shortened. Thus, the size can be reduced, and the number of parts can be reduced to reduce the number of assembling steps.

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 magnetic pole portion 63 of the rotor 61 and the stator 31 have a slot combination of 8 poles and 12 slots, the configuration is four times that of the most basic 2 pole 3 slot type. Thus, by making the configuration of the magnetic pole portion 63 and the stator 31 diagonally in phase, which is 2n times the basic configuration (n is an integer), the magnetic attraction force in the radial direction is offset, so that the rotor vibration during rotation can be reduced. There is an advantage. For this reason, by integrating the worm 13 c and the output shaft 62 of the brushless motor 14, the lift force in the vertical direction generated at the meshing portion of the worm 13 c and the worm wheel 13 b is transmitted through the output shaft 62 to the rotor of the brushless motor 14. However, it is possible to suppress the influence of the lift force and suppress the deterioration of the cogging torque characteristics.

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 magnetic pole part 63 of the rotor 61 and the stator 31 are in a slot combination of 10 poles and 12 slots, the magnetic pole part 63 is diagonally out of phase. It cannot cancel out, rotor vibration during rotation increases, and cogging torque characteristics deteriorate.
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 permanent magnet 66 serving as a magnetic pole is a segment magnet divided for each pole, and the shape thereof is formed in a saddle shape in which the arc center on the outer peripheral side is intentionally shifted from the rotation center. With such a magnetic pole, the amount of change in the interlinkage magnetic flux can be converted into a sine wave, and the cogging torque and the torque ripple when the sine wave is energized can be reduced.

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 motor coil 54 of the stator 31 in the brushless motor 14, a rotating magnetic field is generated to rotationally drive the rotor 61. The motor driving current is a large current. As a result, the motor coil 54 generates heat. This heat generation is conducted to the frame half body 33A through the split core 51 of the stator 31, and this frame half body 33A is formed integrally with the gear housing 13a, and has a higher thermal conductivity than that of a normal steel frame. In addition, since any one of aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy is die-cast and integrally molded, there is no joint between the frame half 33A and the gear housing 13a, and the worm speed reducer from the stator 31 Since the heat resistance between the gear housing 13 and the gear housing 13a is reduced, the heat generated in the motor coil 54 is effectively transferred to the gear housing 13a of the worm speed reducer 13 so that the motor coil 54 can tolerate copper loss. Can be larger than the example. Further, since the stator 31 is disposed on the gear housing 13a side, the distance between the stator 31 and the gear housing 13a of the worm speed reducer 13 can be minimized so that the thermal resistance can be reduced, and a greater heat transfer effect can be achieved. Can be demonstrated.

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 gear housing 13a of the worm reduction gear 13 and the frame half 33A of the brushless motor 14 are die-cast using any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy. Therefore, there is no restriction on the thickness as in the case of narrowing the thin steel plate as in the conventional example, and the specific gravity is about 1/3 of that of the thin steel plate. In contrast, the wall thickness can be about three times. In addition, the aluminum alloy is a material having a thermal conductivity three times that of iron, and further provided with a stator tip abutting portion 58 and filled with a heat transfer body 59 between the coil ends, thereby causing a copper loss. The heat of the coil end can be transferred to the frame half 33 </ b> A via the stator tip abutting portion 58 and the heat transfer body 59. Due to these effects, the heat loss of 10 times or more can be transferred to the gear housing 13a of the worm speed reducer 13 while the gear housing and frame have the same weight as the conventional example. Can be significantly larger than the example.

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 resolver 22 is disposed at the nearest position of the rolling bearing 42, the axial displacement between the resolver stator 32s and the resolver rotor 32r is prevented by the difference in linear expansion coefficient between the frame material and the shaft material when the motor temperature changes. Can do. In particular, in the case of a combination having a large difference in linear expansion coefficient between the shaft material and the frame material as in this embodiment, the effect is remarkable.

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 magnetic pole part 63 and the resolver rotor 32r, there is no torque drop or torque ripple that occurs when the phase of both of them deviates, a torque difference due to the rotation direction, or even an electric power steering device. It is possible to surely prevent a phenomenon such as self-steering.
Further, by covering the permanent magnet 66 constituting the magnetic pole portion 63 with the cap 67, even if the permanent magnet 66 is chipped or cracked, or the permanent magnet 66 is peeled off from the rotor yoke 65, the permanent magnet 66 is in the air. Since it does not bite into the gap, it is possible to reliably prevent the wheel steering lock due to the motor lock, which is a failure that should not occur in the electric power steering apparatus.

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 stator 31 is a split core method has been described. However, the present invention is not limited to this, and a developed core method in which a stator integrated with laminated steel plates is formed may be used.
In the above embodiment, the case where the resolver 32 is applied as a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the rotor has been described. However, the present invention is not limited to this, and a magnetic detection element such as a Hall element or a rotary encoder Any rotation angle detector such as can be applied.

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 gear housing 13a and the frame half body 23A are die cast molded has been described. However, the present invention is not limited to this, and in the case of lost wax, sand mold, magnesium and magnesium alloy, injection molding, etc. , Other casting methods may be applied.
Furthermore, the preload mechanism 21 that presses the worm 13c toward the worm wheel 13b is not limited to the above configuration, and any preload mechanism that can preload the worm 13c toward the worm wheel 13b is applied. can do.

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing one embodiment of the present invention. 本発明の電動パワーステアリング装置の示す要部を断面とした正面図である。It is the front view which made the principal part which the electric power steering device of the present invention shows the section. 図2のA−A線上の断面図である。It is sectional drawing on the AA line of FIG. 図2のB−B線上の断面図である。It is sectional drawing on the BB line of FIG. 本発明に適用し得るブラシレスモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the brushless motor which can be applied to this invention. 本発明に対する比較例を示す図4と同様の断面図である。It is sectional drawing similar to FIG. 4 which shows the comparative example with respect to this invention. 本発明と比較例との解析結果を示す軸ずれ量と軸ずれなしに対する比率を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the ratio with respect to the amount of axial deviation which shows the analysis result of this invention and a comparative example, and no axial deviation.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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.
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する請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the brushless motor is configured with 8 poles and 12 slots. 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する請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。   The brushless motor includes a cylindrical stator around which a coil is wound, a rotor having a magnetic pole and an output shaft facing the stator, an angle detector that detects a rotation angle of the rotor, the stator, and the angle detection And a bearing device that rotatably supports the rotor with respect to the frame, wherein the frame is integrated with at least a gear housing that houses the worm. Item 3. The electric power steering device according to Item 1 or 2. 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する請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the frame is made of a material having high thermal conductivity. 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する請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the frame is formed of any one of aluminum, an aluminum alloy, magnesium, and a magnesium alloy. 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する請求項3乃至5の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。   6. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the frame is integrally formed by casting. 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する請求項3乃至6の何れか1項に記載のブラシレスモータ。   The stator is perpendicular to the axial direction by a circumferentially extending stator yoke that fits into the frame and a magnetic leg portion around which the motor coil is wound, extending inward from the circumferential central portion of the stator yoke. A plurality of split cores having a T-shaped cross section are formed in an annular shape by connecting both circumferential ends of the stator yoke to the circumferential ends of the stator yokes of the adjacent split cores. The brushless motor according to any one of claims 3 to 6, wherein:
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