JP5111863B2

JP5111863B2 - アキシャルギャップ型モータおよび電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5111863B2
Application number: JP2007002209A
Authority: JP
Inventors: 博文新; 昇栄阿部; 恵一山本; 茂田嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-01-10
Also published as: JP2008172884A

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータおよび電動パワーステアリング装置に関する。

従来、例えば運転者による操舵入力に応じてモータを駆動することにより、ステアリング機構に操舵補助力を作用させる電動パワーステアリング装置において、モータの駆動時におけるコギングトルクの発生を抑制するために、このモータを、周方向に９極の電気子巻線を有するステータと、周方向に８極の永久磁石を有するロータとにより構成した電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）
特開２００５−３３９２４号公報

しかしながら、上記従来技術に係る電動パワーステアリング装置においては、モータの回転時に相対的に大きなラジアル加振力（ラジアル方向の加振力）が発生し、ラジアル方向に不要な振動が生じることで、運転者がステアリング機構の動作に違和感を感じてしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コギングトルクおよび不要な加振力の発生を抑制することが可能なアキシャルギャップ型モータおよび電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施の形態でのロータ８３）と、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ロータは、周方向に交互に配置された各４極の主磁石部（例えば、実施の形態での磁石極部９０）と磁性材極部（例えば、実施の形態での磁性材極部８３ｂ）とを備え、前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部（例えば、実施の形態での極部貫通孔８６）を具備し、前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片（例えば、実施の形態での永久磁石片８３ａ）を備え、前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）および第２ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）を備え、各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、９極のティース（例えば、実施の形態でのティース８４ｂ）を備えることを特徴としている。

また、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施の形態でのロータ８３）と、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ロータは、周方向に交互に配置された各５極の主磁石部（例えば、実施の形態での磁石極部９０）と磁性材極部（例えば、実施の形態での磁性材極部８３ｂ）とを備え、前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部（例えば、実施の形態での極部貫通孔８６）を具備し、前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片（例えば、実施の形態での永久磁石片８３ａ）を備え、前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）および第２ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）を備え、各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、１２極のティース（例えば、実施の形態でのティース８４ｂ）を備えることを特徴としている。

また、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施の形態でのロータ８３）と、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ロータは、周方向に交互に配置された各７極の主磁石部（例えば、実施の形態での磁石極部９０）と磁性材極部（例えば、実施の形態での磁性材極部８３ｂ）とを備え、前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部（例えば、実施の形態での極部貫通孔８６）を具備し、前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片（例えば、実施の形態での永久磁石片８３ａ）を備え、前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）および第２ステータ（例えば、実施の形態でのステータ８４）を備え、各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、１２極のティース（例えば、実施の形態でのティース８４ｂ）を備えることを特徴としている。

さらに、本発明の第４態様に係るアキシャルギャップ型モータは、磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向であって、前記主永久磁石片の前記周方向の両端部近傍において前記主永久磁石片の配置位置から前記回転軸方向の一方側にずれた位置に配置された第１副永久磁石片（例えば、実施の形態での副永久磁石片９１ａ）および他方側にずれた位置に配置された第２副永久磁石片（例えば、実施の形態での副永久磁石片９１ａ）を具備する副磁石部（例えば、実施の形態での副磁石部９１）を備えることを特徴としている。

また、本発明の第５態様に係る電動パワーステアリング装置は、第１態様から第４態様の何れかひとつに記載のアキシャルギャップ型モータ（例えば、実施の形態でのモータ８０）と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（例えば、実施の形態での操舵トルクセンサ７０）と、前記操舵トルク検出手段により検出された前記操舵トルクに応じて、前記アキシャルギャップ型モータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記アキシャルギャップ型モータから発生させる制御手段（例えば、実施の形態での制御手段７８）とを備えることを特徴としている。

本発明の第１態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第１ステータおよび第２ステータの各９極(９個)のティースに対して、８極(８個)の主磁石部、または、各４極(４個)の主磁石部および磁性材極部を具備するロータを備えることによって、コギングトルクの発生を抑制することができる。
また、ロータにおいて８極(８個)の主磁石部の換わりに各４極(４個)の主磁石部および磁性材極部を備えることにより、極対数を不変に維持しつつ必要とされる永久磁石の量を低減することができ、磁性材極部に回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通孔やスリット等からなる極部貫通部を備えることにより、１対の第１および第２ステータ間において磁性材極部を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータの固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、アキシャルギャップ型モータから出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対の第１および第２ステータ間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対の第１および第２ステータの固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。
しかも、回転軸方向の両側からロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータは、ロータの主永久磁石片による界磁磁束を第１および第２ステータ間で掃引するように通電制御されることにより、第１ステータに起因するアキシャル方向の加振力と、第２ステータに起因するアキシャル方向の加振力とを相殺し、不要な加振力の発生を抑制しつつ、出力可能なトルクを増大させることができる。

また、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第１ステータおよび第２ステータの各１２極(１２個)のティースに対して、１０極(１０個)の主磁石部、または、各５極(５個)の主磁石部および磁性材極部を具備するロータを備えることによって、コギングトルクの発生を抑制することができる。
また、ロータにおいて１０極(１０個)の主磁石部の換わりに各５極(５個)の主磁石部および磁性材極部を備えることにより、極対数を不変に維持しつつ必要とされる永久磁石の量を低減することができ、磁性材極部に回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通孔やスリット等からなる極部貫通部を備えることにより、１対の第１および第２ステータ間において磁性材極部を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータの固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、アキシャルギャップ型モータから出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対の第１および第２ステータ間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対の第１および第２ステータの固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。
しかも、回転軸方向の両側からロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータは、ロータの主永久磁石片による界磁磁束を第１および第２ステータ間で掃引するように通電制御されることにより、第１ステータに起因するアキシャル方向の加振力と、第２ステータに起因するアキシャル方向の加振力とを相殺し、不要な加振力の発生を抑制しつつ、出力可能なトルクを増大させることができる。

また、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第１ステータおよび第２ステータの各１２極(１２個)のティースに対して、１４極(１４個)の主磁石部、または、各７極(７個)の主磁石部および磁性材極部を具備するロータを備えることによって、コギングトルクの発生を抑制することができる。
また、ロータにおいて１４極(１４個)の主磁石部の換わりに各７極(７個)の主磁石部および磁性材極部を備えることにより、極対数を不変に維持しつつ必要とされる永久磁石の量を低減することができ、磁性材極部に回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通孔やスリット等からなる極部貫通部を備えることにより、１対の第１および第２ステータ間において磁性材極部を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータの固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、アキシャルギャップ型モータから出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対の第１および第２ステータ間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対の第１および第２ステータの固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。
しかも、回転軸方向の両側からロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータは、ロータの主永久磁石片による界磁磁束を第１および第２ステータ間で掃引するように通電制御されることにより、第１ステータに起因するアキシャル方向の加振力と、第２ステータに起因するアキシャル方向の加振力とを相殺し、不要な加振力の発生を抑制しつつ、出力可能なトルクを増大させることができる。

さらに、本発明の第４態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、主永久磁石片の周方向両端部近傍に、主永久磁石片の磁化方向と直交する方向に磁化された第１副永久磁石片および第２副永久磁石片を備えることにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって、主永久磁石片および第１副永久磁石片および第２副永久磁石片の磁束を収束させることができ、各ステータの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができる。

また、本発明の第５態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、コギングトルクおよびアキシャル方向の加振力の発生が抑制された相対的に低振動であって、かつ、出力可能なトルクが増大させられた相対的に高トルクなアキシャルギャップ型モータにより、操舵トルクに対して適切な補助トルクを出力させることができ、アキシャルギャップ型モータの構成が複雑化することを抑制しつつ、運転者がステアリング機構の動作に違和感を感じてしまうことを防止することができる。

以下、本発明のモータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるモータ８０は、例えば図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０に搭載されている。
この電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル１１から操舵輪（車輪）２１，２１に至るステアリング系２２に、操舵機構２３と、この操舵機構２３に補助トルクを加える補助トルク機構２４とを備えている。

操舵機構２３は、ラックアンドピニオン機構３１を備え、このラックアンドピニオン機構３１のピニオン軸３２は、ステアリングシャフト１２及び自在軸継手１３，１３を介してステアリングハンドル１１に連結されている。ラックアンドピニオン機構３１のラック軸３４は、左右のボールジョイント３６，３６及び左右のタイロッド３７，３７を介して左右の操舵輪（車輪）２１，２１に連結されている。

ラックアンドピニオン機構３１は、ピニオン３３を具備するピニオン軸３２と、ラック３５を具備するラック軸３４とを備え、ピニオン３３とラック３５とは互いに噛み合わされている。
ステアリングハンドル１１から入力される運転者の操舵入力による操舵トルクは、ラックアンドピニオン機構３１及び左右のタイロッド３７，３７を介して、左右の操舵輪２１，２１に伝達される。

補助トルク機構２４は、例えば磁歪式トルクセンサ等の操舵トルクセンサ７０の検出信号、つまり運転者によってステアリングハンドル１１から入力されるステアリング系２２の操舵トルクに対する操舵トルクセンサ７０による検出信号に基づき、制御手段７８において制御信号を発生し、この制御信号に基づき、操舵トルクに応じた補助トルクをモータ８０から発生させ、この補助トルクをトルクリミッタ１１０および歯車式減速機構１２０を介してピニオン軸３２に伝達する。

すなわち、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングハンドル１１から入力された操舵トルクをラックアンドピニオン機構３１のピニオン軸３２に伝達するとともに、操舵トルクに応じてモータ８０から発生した補助トルクを歯車式減速機構１２０を介してピニオン軸３２に伝達し、ラックアンドピニオン機構３１によって操舵輪２１，２１を操舵する。従って、運転者の操舵トルクにモータ８０の補助トルクが加算された複合トルクによって、操舵輪２１，２１が操舵される。

この電動パワーステアリング装置１０は、例えば図２に示すように、ラック軸３４を、車幅方向（つまり図２における左右方向）に延びるハウジング４１に軸長手方向へスライド可能に収容している。
ラック軸３４は、ハウジング４１から突出した長手方向両端にねじ結合されたボールジョイント３６，３６と、これらのボールジョイント３６，３６に連結された左右のタイロッド３７，３７とを備え、ハウジング４１は、車体（図示略）に取付けられるブラケット４２，４２と、ダストシール用ブーツ４４，４４とを備えている。

この電動パワーステアリング装置１０は、例えば図３に示すように、ハウジング４１に収容されたラックアンドピニオン機構３１と、操舵トルクセンサ７０と、トルクリミッタ１１０と、歯車式減速機構１２０とを備え、このハウジング４１の上部開口はリッド４５によって閉塞されている。操舵トルクセンサ７０は、ハウジング４１又はリッド４５に装着されている。

ハウジング４１は、ピニオン軸３２の下端部及び長手中央部を、上下２個の軸受５１，５２を介して回転可能に支持し、ラックガイド６０と、リッド取付ボルト５３と、止め輪５４とを備える。

ピニオン軸３２は、下部に一体に形成されたピニオン３３を備え、さらに下端部に形成されたねじ部５５を備えている。ピニオン軸３２の上端部はリッド４５から外方へ突出している。ピニオン軸３２の軸長手方向（軸方向）の移動は、ねじ部５５に螺着されるナット５６によって規制される。ピニオン軸３２は、袋ナット５７と、オイルシール５８と、スペーサ５９とを備える。

ラックガイド６０は、当て部材６４を介してラック軸３４に当接するガイド部６１と、このガイド部６１を圧縮ばね６２を介して押圧する調整ボルト６３と、ロックナット６５とを備え、ハウジング４１にねじ込まれた調整ボルト６３は圧縮ばね６２を介してガイド部６１を押圧し、ガイド部６１はラック３５に予圧を与えてラック３５をピニオン３３に押し付ける。

モータ８０は、例えば図４に示すように、ハウジング４１の側部にボルトにより取付けられ、ハウジング４１の側部開口を閉塞するリッド８１と、リッド８１にボルトにより取付けられた有底筒状のモータケース８２と、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ８３と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ８３を挟みこむようにして対向配置され、ロータ８３を回転させる回転磁界を発生する１対のステータ８４，８４とを備えるアキシャルギャップ型のモータであって、１対のステータ８４，８４はモータケース８２内に嵌合され、ロータ８３の内周部には回転軸Ｏと同軸に配置されたモータ軸（出力軸）８７が嵌合され、ロータ８３の位相を検知する位相検知センサ１０１を備えている。

このモータ８０のリッド８１およびモータケース８２は、モータ軸８７を２個の軸受８８，８９を介して回転可能に支持している。位相検知センサ１０１は、モータ軸８７に取付けられた積層コアロータ１０２と、積層コアロータ１０２の位相を磁気的に検知する検知素子１０３とを備え、カバー１０６により覆われている。

トルクリミッタ１１０は、モータ８０のモータ軸８７にセレーション結合された雄テーパ状のインナ部材１１１が、後述するウォーム軸１２１にセレーション結合された雌テーパ状（カップ状）のアウタ部材１１２に嵌合されたトルク制限機構を備えている。
インナ部材１１１はアウタ部材１１２の内周部に嵌合され、アウタ部材１１２の基端部において内周面に螺着されたナット１１４は、皿ばね１１３を介してインナ部材１１１の基端部に当接し、インナ部材１１１をアウタ部材１１２の基端部に向かい押圧し、インナ部材１１１の外周面はアウタ部材１１２の内周面に所定の摩擦力を有して当接している。このため、トルクリミッタ１１０に所定の摩擦力を上回る大きなトルクが作用すると、インナ部材１１１の外周面とアウタ部材１１２の内周面との間で滑りが生じ、モータ８０から歯車式減速機構１２０へ伝達される補助トルクが規制される。これにより、モータ８０に過大なトルクが発生することは防止され、さらに、負荷側に過大なトルクが伝わることも防止されている。アウタ部材１１２に結合されたウォーム軸１２１には止め輪１１５が装着されている。

歯車式減速機構１２０は、モータ８０から発生した補助トルクをピニオン軸３２に伝達するトルク伝達手段であって、ウォームギヤ機構からなる。例えば、歯車式減速機構１２０は、モータ８０のモータ軸８７にトルクリミッタ１１０を介して連結されたウォーム軸１２１と、ウォーム軸１２１に形成されたウォーム１２２と、ピニオン軸３２に連結されたウォームホイール１２３とを備えている。

ウォーム１２２およびウォームホイール１２３の歯の進み角は摩擦角よりも若干大きく設定され、モータ８０が停止しているときに、モータ８０のモータ軸８７は、順次、ウォームホイール１２３と、ウォーム１２２と、ウォーム軸１２１と、トルクリミッタ１１０とを伝達するピニオン軸３２の操舵トルクにより、回転可能とされている。

ウォーム軸１２１は、モータ軸８７と同軸に配置され、２個の軸受１２４，１２５を介してハウジング４１に回転可能に支持されている。ハウジング４１に嵌合された２個の軸受１２４，１２５のうち、第１軸受１２４は止め輪１２９によって軸長手方向への移動が規制され、第２軸受１２５は軸長手方向への移動が可能とされている。
そして、第２軸受１２５の外輪の端面は、板ばね１２６を介してロックナット１２８および調整ボルト１２７によってモータ軸８７側に押圧されている。

モータ８０の各ステータ８４は、例えば図５に示すように、略円環板状のヨーク部８４ａと、ロータ８３に対向するヨーク部８４ａの対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸Ｏ方向に沿ってロータ８３に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数（例えば、９個）のティース８４ｂ，…，８４ｂと、適宜のティース９２，９２間に装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。

２つのステータ８４，８４のうち、一方のステータ８４は、例えばＵ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極からなる３種類の３Ｎ個の主極（例えば、Ｎ＝３）に対応するティース８４ｂ，…，８４ｂを備え、他方のステータ８４は、例えばＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極からなる３種類の３Ｎ個の主極（例えば、Ｎ＝３）に対応するティース８４ｂ，…，８４ｂを備えている。そして、一方のステータ８４の各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータ８４の各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が回転軸Ｏ方向で対向し、一方のステータ８４のティース８４ｂと他方のステータ８４のティース８４ｂとに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ロータ８３は、複数（例えば、８個）の磁石極部９０，…，９０ａと、非磁性材からなるロータフレーム８５とを備えて構成され、複数の磁石極部９０は周方向に所定間隔をおいて配置された状態でロータフレーム８５内に収容されている。

ロータフレーム８５は、例えば図６に示すように、周方向に所定間隔をおいて配置された複数の径方向リブ８５ａ，…，８５ａによって接続された内周側筒状部８５ｂおよび外周側筒状部８５ｃと、内周側筒状部８５ｂの内周面上から内方に向かい突出する円環板状に形成され、モータ軸（出力軸）８７に接続される接続部８５ｄとを備えて構成されている。
そして、ロータフレーム８５内に収容された磁石極部８３ａは、径方向の両側から内周側筒状部８５ｂと外周側筒状部８５ｃとにより挟み込まれると共に、径方向リブ８５ａを介して周方向で隣り合うように配置されている。

磁石極部９０は、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の永久磁石片８３ａであって、周方向で隣り合う磁石極部９０，９０の各永久磁石片８３ａ，８３ａは、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。
つまり、回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極とされた永久磁石片８３ａからなる磁石極部９０には、回転軸Ｏ方向の一方側がＳ極とされた永久磁石片８３ａからなる磁石極部９０が周方向で隣り合うようになっている。

上述したように、本実施の形態によるモータ８０によれば、２つのステータ８４，８４の各９極(９個)のティース８４ｂ，…，８４ｂに対して、８極(８個)の磁石極部９０，…，９０を具備するロータ８３を備えることによって、コギングトルクの発生を抑制することができる。
しかも、回転軸Ｏ方向の両側からロータ８３を挟み込む一対のステータ８４，８４は、ロータ８３の永久磁石片による界磁磁束を一対のステータ８４，８４間で掃引するように通電制御されることにより、一方のステータ８４に起因するアキシャル方向の加振力と、他方のステータ８４に起因するアキシャル方向の加振力とを相殺し、不要な加振力の発生を抑制しつつ、モータ８０から出力可能なトルクを増大させることができる。

さらに、このモータ８０を備える電動パワーステアリング装置１０によれば、コギングトルクおよびアキシャル方向の加振力の発生が抑制された相対的に低振動であって、かつ、出力可能なトルクが増大させられた相対的に高トルクなアキシャルギャップ型のモータ８０により、操舵トルクに対して適切な補助トルクを出力させることができ、モータ８０の構成が複雑化することを抑制しつつ、運転者がステアリング系２２の動作に違和感を感じてしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片８３ａ，…，８３ａは、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、ロータ８３は、８個（つまり、８極）の磁石極部９０，…，９０と、これらの磁石極部９０，…，９０を収容する非磁性材からなるロータフレーム８５とを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図７および下記表１に示す第１変形例のように、ロータ８３は、４個（つまり、４極）の磁石極部９０，…，９０と、４個（つまり、４極）の磁性材極部８３ｂ，…，８３ｂと、非磁性材からなるロータフレーム８５とを備え、磁石極部９０と磁性材極部８３ｂとは、周方向において交互に配置された状態でロータフレーム８５内に収容されてもよい。

この第１変形例において、ロータフレーム８５内に収容された磁石極部９０および磁性材極部８３ｂは、径方向の両側から内周側筒状部８５ｂと外周側筒状部８５ｃとにより挟み込まれると共に、径方向リブ８５ａを介して周方向で隣り合うように配置されている。
そして、磁性材極部８３ｂは、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔８６，…，８６を備え、各極部貫通孔８６は、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、複数の極部貫通孔８６，…，８６は周方向に所定間隔をおいて配置されている。

なお、この第１変形例において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片８３ａ，…，８３ａは、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

この第１変形例に係るモータ８０によれば、ロータ８３において、８極(８個)の磁石極部９０，…，９０の換わりに、各４極(４個)の磁石極部９０，…，９０および磁性材極部８３ｂ，…，８３ｂを備えることにより、極対数を不変に維持しつつ必要とされる永久磁石の量を低減することができる。しかも、周方向において磁石極部９０と交互に配置される磁性材極部８３ｂに極部貫通孔８６を備えることにより、１対のステータ８４，８４間において磁性材極部８３ｂを貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータ８４の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、モータ８０から出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ８４，８４間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータ８４，８４の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

なお、上述した実施の形態において、モータ８０の各ステータ８４は９個（９極）のティース８４ｂ，…，８４ｂを備え、ロータ８３は８個（８極）の磁石極部９０，…，９０を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図８および図９および上記表１に示す第２変形例のように、各ステータ８４は１２個（１２極）のティース８４ｂ，…，８４ｂを備え、ロータ８３は１０個（１０極）の磁石極部９０，…，９０を備えてもよい。

この第２変形例では、各ステータ８４は、例えばＵ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋，Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極からなる６種類の６Ｎ個の主極（例えば、Ｎ＝２）に対応するティース８４ｂ，…，８４ｂを備えている。そして、一方のステータ８４の各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータ８４の各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が回転軸Ｏ方向で対向し、一方のステータ８４のティース８４ｂと他方のステータ８４のティース８４ｂとに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

なお、上述した実施の形態の第２変形例において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片は、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

なお、上述した実施の形態の第２変形例においては、ロータ８３は、１０個の磁石極部９０，…，９０と、これらの磁石極部９０，…，９０を収容する非磁性材からなるロータフレーム８５とを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図１０および上記表１に示す第３変形例のように、ロータ８３は、５個（つまり、５極）の磁石極部９０，…，９０と、５個（つまり、５極）の磁性材極部８３ｂ，…，８３ｂと、非磁性材からなるロータフレーム８５とを備え、磁石極部９０と磁性材極部８３ｂとは、周方向において交互に配置された状態でロータフレーム８５内に収容されてもよい。

この第３変形例において、ロータフレーム８５内に収容された磁石極部９０および磁性材極部８３ｂは、径方向の両側から内周側筒状部８５ｂと外周側筒状部８５ｃとにより挟み込まれると共に、径方向リブ８５ａを介して周方向で隣り合うように配置されている。
そして、磁性材極部８３ｂは、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔８６，…，８６を備え、各極部貫通孔８６は、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、複数の極部貫通孔８６，…，８６は周方向に所定間隔をおいて配置されている。

この第３変形例において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片８３ａ，…，８３ａは、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

なお、上述した実施の形態において、モータ８０の各ステータ８４は９個（つまり、９極）のティース８４ｂ，…，８４ｂを備え、ロータ８３は８個（つまり、８極）の磁石極部９０，…，９０を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図１１および図１２および上記表１に示す第４変形例のように、各ステータ８４は１２個（つまり、１２極）のティース８４ｂ，…，８４ｂを備え、ロータ８３は１４個（つまり、１４極）の磁石極部９０，…，９０を備えてもよい。

この第４変形例では、各ステータ８４は、例えばＵ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋，Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極からなる６種類の６Ｎ個の主極（例えば、Ｎ＝２）に対応するティース８４ｂ，…，８４ｂを備えている。そして、一方のステータ８４の各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータ８４の各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が回転軸Ｏ方向で対向し、一方のステータ８４のティース８４ｂと他方のステータ８４のティース８４ｂとに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

なお、上述した実施の形態の第４変形例において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片は、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

なお、上述した実施の形態の第４変形例においては、ロータ８３は、１４個（つまり、１４極）の磁石極部９０，…，９０と、これらの磁石極部９０，…，９０を収容する非磁性材からなるロータフレーム８５とを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図１３および上記表１に示す第５変形例のように、ロータ８３は、７個（つまり、７極）の磁石極部９０，…，９０と、７個（つまり、７極）の磁性材極部８３ｂ，…，８３ｂと、非磁性材からなるロータフレーム８５とを備え、磁石極部９０と磁性材極部８３ｂとは、周方向において交互に配置された状態でロータフレーム８５内に収容されてもよい。

この第５変形例において、ロータフレーム８５内に収容された磁石極部９０および磁性材極部８３ｂは、径方向の両側から内周側筒状部８５ｂと外周側筒状部８５ｃとにより挟み込まれると共に、径方向リブ８５ａを介して周方向で隣り合うように配置されている。
そして、磁性材極部８３ｂは、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔８６，…，８６を備え、各極部貫通孔８６は、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、複数の極部貫通孔８６，…，８６は周方向に所定間隔をおいて配置されている。

この第５変形例において、ロータフレーム８５内に収容された複数の磁石極部９０，…，９０の各永久磁石片８３ａ，…，８３ａは、磁化方向が互いに同方向となるように設定されてもよい。

なお、上述した実施の形態および第１〜第５変形例においては、磁化方向が回転軸Ｏ方向および径方向に直交する方向であって、磁石極部９０の永久磁石片８３ａの周方向の両端部近傍において主永久磁石片８３ａの配置位置から回転軸Ｏ方向の一方側にずれた位置および他方側にずれた位置に配置された副永久磁石片９１ａ，９１ａを具備する副磁石部９１を備えてもよい。

例えば図１４に示す第６変形例に係るモータ８０は、上述した実施の形態に係るモータ８０（つまり、図５に示すモータ８０）に複数の副磁石部９１，…，９１を備えて構成されている。
副磁石部９１は、回転軸Ｏ方向の一方側と他方側とにおいて、周方向で隣り合う磁石極部９０，９０間に配置され、回転軸Ｏ方向の一方側に配置された副永久磁石片９１ａと、他方側に配置された副永久磁石片９１ａとは、ロータフレーム８６の径方向リブ８５ａを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込んでいる。
また、この第６変形例において、磁石極部９０は、永久磁石片８３ａの厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）の一方の表面および他方の表面を覆う１対の磁性材部材９２，９２を備え、磁性材部材９２は、厚さ方向に対する断面形状が永久磁石片８３ａと同等の略扇形とされている。
そして、回転軸Ｏ方向の一方側および他方側において、周方向で隣り合う副永久磁石片９１ａ，９１ａは、周方向の両側から磁性材部材９２を挟み込んでいる。

磁性材部材９２を介して周方向で対向する１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａ同士、および、ロータフレーム８６の径方向リブ８５ａを介して回転軸Ｏ方向で対向する１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａ同士は、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。
そして、磁石極部９０の永久磁石片８３ａの回転軸Ｏ方向の一方側に配置された１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａ同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された永久磁石片８３ａの一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、回転軸Ｏ方向の他方側に配置された１対の副永久磁石片９１ａ，９１同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された永久磁石片８３ａの他方側の磁極と同極の磁極を対向させている。

つまり、例えば回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた永久磁石片８３ａに対して、回転軸Ｏ方向の一方側において磁性材部材９２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａは、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向の他方側において磁性材部材９２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａは、互いのＳ極が周方向で対向するように配置されている。

そして、ロータフレーム８６内に収容された各磁石極部９０および各副磁石部９１は、内周側筒状部８５ｂおよび外周側筒状部８５ｃによって径方向の両側から挟み込まれている。

この第６変形例に係るモータ８０によれば、磁石極部９０の永久磁石片８３ａの周方向両端部近傍に、永久磁石片８３ａの磁化方向と直交する方向に磁化された１対の副永久磁石片９１ａ，９１ａを備えることにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって、永久磁石片８３ａおよび副永久磁石片９１ａ，９１ａの磁束を収束させることができ、各ステータ８４，８４の固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができる。

また、例えば図１５に示す第７変形例に係るモータ８０は、上述した第１変形例に係るモータ８０（つまり、図７に示すロータ８３を備えるモータ８０）に複数の副磁石部９１，…，９１を備えて構成されている。
つまり、この第７変形例では、上述した第６変形例に係るロータ８３（つまり、図１４に示すロータ８３）において、８極(８個)の磁石極部９０，…，９０の換わりに、各４極(４個)の磁石極部９０，…，９０および磁性材極部８３ｂ，…，８３ｂを備えることにより、極対数を不変に維持しつつ必要とされる永久磁石の量を低減することができる。

なお、上述した第６変形例および第７変形例では、磁石極部９０の永久磁石片８３ａを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む磁性材部材９２，９２は省略されてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。図２に示すＡ−Ａ線矢視図である。図３に示すＢ−Ｂ線矢視図である。本発明の一実施形態のモータの斜視図である。本発明の一実施形態のモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第１変形例に係るモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第２変形例に係るモータの斜視図である。本発明の一実施形態の第２変形例に係るモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第３変形例に係るモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第４変形例に係るモータの斜視図である。本発明の一実施形態の第４変形例に係るモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第５変形例に係るモータのロータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第６変形例に係るモータの分解斜視図である。本発明の一実施形態の第７変形例に係るモータの分解斜視図である。

符号の説明

１０電動パワーステアリング装置
７０操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
７８制御手段
８０モータ
８３ロータ
８３ａ永久磁石片（主永久磁石片）
８３ｂ磁性材極部
８４ステータ（第１ステータ、第２ステータ）
８４ｂティース
８６極部貫通孔（極部貫通部）
９０磁石極部（主磁石部）
９１副磁石部
９１ａ副永久磁石片（第１副永久磁石片、第２副永久磁石片）

Claims

回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータとを備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、周方向に交互に配置された各４極の主磁石部と磁性材極部とを備え、
前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部を具備し、
前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片を備え、
前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータを備え、
各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、９極のティースを備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータとを備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、周方向に交互に配置された各５極の主磁石部と磁性材極部とを備え、
前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部を具備し、
前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片を備え、
前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータを備え、
各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、１２極のティースを備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で前記ロータに対向配置されたステータとを備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、周方向に交互に配置された各７極の主磁石部と磁性材極部とを備え、
前記磁性材極部は、前記主磁石部と同一形状であって前記回転軸方向に貫通する極部貫通部を具備し、
前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向である主永久磁石片を備え、
前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第１ステータおよび第２ステータを備え、
各前記第１ステータおよび前記第２ステータは、１２極のティースを備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向であって、前記主永久磁石片の前記周方向の両端部近傍において前記主永久磁石片の配置位置から前記回転軸方向の一方側にずれた位置に配置された第１副永久磁石片および他方側にずれた位置に配置された第２副永久磁石片を具備する副磁石部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のアキシャルギャップ型モータ。
請求項１から請求項４の何れかひとつに記載のアキシャルギャップ型モータと、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段により検出された前記操舵トルクに応じて、前記アキシャルギャップ型モータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記アキシャルギャップ型モータから発生させる制御手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。