(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの電機子反作用を低減させ、トルクアップと低トルクリップル化を図る。【解決手段】ブラシレスモータ３は、ロータマグネット４５が放射状に配された磁束集中型モータであり、１４個のマグネット４５にて形成される１４個の疑似磁極部４７と、１２個のスロット２９を有する１４Ｐ１２Ｓ構造となっている。制御装置５０は、ブラシレスモータ３の負荷状態に基づいて、モータ供給電流に設定する進角値を算出し、ブラシレスモータ３に対し進角制御を行う供給電流量算出部５１を有する。制御装置５０は、モータの負荷トルクと進角の関係を示す進角制御マップ６３を有しており、供給電流量算出部５１は、このマップを参照して進角値を設定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内側に向けて突出する複数個のティース部と、該ティース部間に形成された複数個のスロットと、前記スロットを介して前記ティース部に巻装され線間の誘起電圧が正弦波波形となる複数相の電機子巻線と、を備えたステータと、
前記ステータの内側に回転自在に配置され、電磁鋼板を積層して形成したコアと、該コア内に放射状に形成された複数個のマグネット収容部と、該マグネット収容部内にそれぞれ収容された複数個の永久磁石と、該マグネット収容部間に形成される複数個の疑似磁極部と、を備えたロータと、を有するブラシレスモータの制御方法であって、
前記ブラシレスモータの負荷状態に基づいて、該ブラシレスモータに対し進角制御を行うことを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
前記進角制御は、前記ブラシレスモータの負荷トルクと前記進角の関係を示すマップに基づいて実施されることを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の制御方法において、
前記ステータは、１２個の前記ティース部と、１２個の前記スロットと、を備え、
前記ロータは、１４個の前記マグネット収容部と、１４個の前記マグネットと、１４個の前記疑似磁極部を備えることを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の制御方法において、
前記ブラシレスモータは電動パワーステアリング装置の駆動源として使用され、
該電動パワーステアリング装置は、前記ブラシレスモータの負荷状態を検出するトルクセンサを有し、
前記トルクセンサにて検出された値に基づいて、前記電機子巻線に対して供給される電流に設定する進角値を算出し、前記ブラシレスモータに対し進角制御を行うことを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項５】
電動パワーステアリング装置の駆動源として使用され、
径方向内側に向けて突出する複数個のティース部と、該ティース部間に形成された複数個のスロットと、前記スロットを介して前記ティース部に巻装され線間の誘起電圧が正弦波波形となる複数相の電機子巻線と、を備えたステータと、
前記ステータの内側に回転自在に配置され、電磁鋼板を積層して形成したコアと、該コア内に放射状に形成された複数個のマグネット収容部と、該マグネット収容部内にそれぞれ収容された複数個の永久磁石と、該マグネット収容部間に形成される複数個の疑似磁極部と、を備えたロータと、を有するブラシレスモータの制御装置であって、
前記電動パワーステアリング装置は、前記ブラシレスモータの負荷状態を検出するトルクセンサを有し、
前記制御装置は、前記トルクセンサにて検出された前記ブラシレスモータの負荷状態に基づいて、前記電機子巻線に対して供給される電流に設定する進角値を算出し、前記ブラシレスモータに対し進角制御を行う供給電流量算出部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータの制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の制御装置において、
前記制御装置は、前記ブラシレスモータの負荷トルクと前記進角の関係を示すマップをさらに有し、
前記供給電流量算出部は、前記マップに基づいて前記進角値を算出することを特徴とする電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータの制御装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の制御装置において、
前記ステータは、１２個の前記ティース部と、１２個の前記スロットと、を備え、
前記ロータは、１４個の前記マグネット収容部と、１４個の前記マグネットと、１４個の前記疑似磁極部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用ブラシレスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータの制御技術、特に、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用されるブラシレスモータの制御技術に関し、磁束集中型の電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータにおける電機子反作用の低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）用のモータとしては、ロータの表面に円弧状やかまぼこ形状のマグネットを配置したＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータが広く使用されている。ところが、このようなＳＰＭモータは、マグネットを所定形状に加工する必要があり、マグネットの歩留まりが悪いという問題があり、近年、ＥＰＳの駆動源として、ロータの内部に直方体形状の永久磁石を埋め込んだ形態のいわゆるＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型モータ（以下、ＩＰＭモータと略記する）の使用が増大している。
【０００３】
このＩＰＭモータは、磁石がロータに埋め込まれていることから、ｄ軸（永久磁石の中心軸）方向と、ｑ軸（ｄ軸と電気的、磁気的に直交する軸）方向のインダクタンス差が大きく、ロータにはリラクタンストルクＴｒが発生する。従って、ＩＰＭモータでは、永久磁石によるマグネットトルクＴｍと共に、リラクタンストルクＴｒも利用でき、モータ全体のトータルトルクＴｔを大きくできるというメリットがある。このため、前述のＥＰＳのみならず、電気自動車やハイブリッド自動車、エアコン等の家電製品、各種産業機械などにも、高効率で高トルクなモータとして、ＩＰＭモータの利用が拡大している。
【０００４】
一方、ＩＰＭモータでは、電機子電流が高くなると、トータルトルクＴｔに対するマグネットトルクＴｍとリラクタンストルクＴｒの割合が変化し、Ｔｒ側が増加する傾向がある。この場合、電流値が高いことから、その分、電機子反作用の影響も大きくなり、低電流時に比してトルクリップルが大きくなる。特に、リラクタンストルクが１０％を超えると、トルクリップルが急激に増大し、トルクリップル率がＥＰＳでは上限値とされる５％を超えてしまうという問題が生じる。
【０００５】
そこで、電機子反作用を低減すべく、回転軸の周囲に複数個のマグネットを放射状に配置したロータを有する磁束集中型のブラシレスモータが提案されている。図９は、このような磁束集中型ブラシレスモータのロータ構成を示す説明図である。図９に示すように、ロータ７１では、マグネット７２とコア部材７３が周方向に交互に配置されており、隣接するマグネット７２は、対向する面が同極性となっている。各マグネット７２からの磁束は、コア部材７３内にて互いに反発し合い、外周方向に向かって集中する（矢示Ｐ）。これにより、ロータ７１の外周には、周方向に沿って疑似磁極部７４が形成され、ロータ側の磁極となる。
【０００６】
このような磁束集中型ブラシレスモータでは、ロータ７１を磁束集中型の構成とすることにより、磁極（疑似磁極部７４）１極あたり２個の磁石が配置される。このため、通常のＳＰＭモータよりも大きな磁束が得ることができる。また、コア部材７３の外周中心をロータ７１の中心に対し偏芯させることにより、擬似的に滑らかな磁極が得られ、コギングの低減が図られる。さらに、図９の構造は、ｑ軸の磁路がマグネット径方向外側の表面のみとなるため、Ｌｑが非常に小さくなり、リラクタンストルクも小さくなる。従って、上述のような高負荷領域におけるトルクリップルも低減され、高出力・低コギング・低トルクリップルのモータを得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2004-64909号公報
【特許文献２】特許第4019842号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図９のような磁束集中型ブラシレスモータでは、ロータ７１が透磁率の高い電磁鋼板（例えば、珪素鋼板）にて形成されているため、マグネット７２の磁束を通しやすい反面、界磁側からの磁束の影響も受け易くなる。このため、磁束集中型のブラシレスモータにおいても、電機子反作用の影響を受けてロータ７１側の磁束が歪み易くなる。磁束集中型ブラシレスモータでは、このような電機子反作用が生じると、高負荷領域（高電流領域）にてトルク増加率が低下するいわゆるトルクダレが生じてしまうと共に、ＩＰＭモータほど大きくはないものの誘起電圧波形のズレによってトルクリップルが発生する、という問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、磁束集中型モータにおける電機子反作用を低減させることにより、高負荷領域におけるトルクダレを抑えると共に、トルクリップルの低減を図り、ＥＰＳ用ブラシレスモータのトルクアップと低トルクリップル化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の制御方法は、径方向内側に向けて突出する複数個のティース部と、該ティース部間に形成された複数個のスロットと、前記スロットを介して前記ティース部に巻装され線間の誘起電圧が正弦波波形となる複数相の電機子巻線と、を備えたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置され、電磁鋼板を積層して形成したコアと、該コア内に放射状に形成された複数個のマグネット収容部と、該マグネット収容部内にそれぞれ収容された複数個の永久磁石と、該マグネット収容部間に形成される複数個の疑似磁極部と、を備えたロータと、を有するブラシレスモータの制御方法であって、前記ブラシレスモータの負荷状態に基づいて、該ブラシレスモータに対し進角制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、マグネットを放射状に配した磁束集中型モータの採用により、製造コストを削減すると共に、疑似磁極部の多極化により疑似磁極部の磁束密度が高められ、電機子反作用を低減が図られる。さらに、進角制御を行うことにより、トルクダレが抑えられ出力向上が図られると共に、トルクリップルも抑制される。
【００１２】
前記制御方法において、前記ブラシレスモータの負荷トルクと前記進角の関係を示すマップに基づいて前記進角制御を実施しても良い。
【００１３】
前記制御方法において、前記ステータに、１２個の前記ティース部と、１２個の前記スロットと、を設け、前記ロータに、１４個の前記マグネット収容部と、１４個の前記マグネットと、１４個の前記疑似磁極部を設けても良く、このような１４Ｐ１２Ｓ構造の採用により、磁歪音が抑えられ、モータ作動音が低減する。
【００１４】
前記制御方法において、前記ブラシレスモータは電動パワーステアリングの駆動源として使用され、該電動パワーステアリング装置は、前記ブラシレスモータの負荷状態を検出するトルクセンサを有し、前記トルクセンサにて検出された値に基づいて、前記電機子巻線に対して供給される電流に設定する進角値を算出し、前記ブラシレスモータに対し進角制御を行うようにしても良い。
【００１５】
本発明にあっては、進角制御を行うことにより、高負荷領域におけるトルクダレを抑えることができ、出力向上を図ることが可能となる。また、進角制御によりトルクリップルも抑制することができ、このブラシレスモータを電動パワーステアリング装置の駆動源として用いた場合には、操舵フィーリングの向上を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の制御装置は、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用され、径方向内側に向けて突出する複数個のティース部と、該ティース部間に形成された複数個のスロットと、前記スロットを介して前記ティース部に巻装され線間の誘起電圧が正弦波波形となる複数相の電機子巻線と、を備えたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置され、電磁鋼板を積層して形成したコアと、該コア内に放射状に形成された複数個のマグネット収容部と、該マグネット収容部内にそれぞれ収容された複数個の永久磁石と、該マグネット収容部間に形成される複数個の疑似磁極部と、を備えたロータと、を有するブラシレスモータの制御装置であって、前記電動パワーステアリング装置は、前記ブラシレスモータの負荷状態を検出するトルクセンサを有し、前記制御装置は、前記トルクセンサにて検出された前記ブラシレスモータの負荷状態に基づいて、前記電機子巻線に対して供給される電流に設定する進角値を算出し、前記ブラシレスモータに対し進角制御を行う供給電流量算出部を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、マグネットを放射状に配した磁束集中型モータの採用により、製造コストを削減すると共に、疑似磁極部の多極化により疑似磁極部の磁束密度が高められ、電機子反作用を低減が図られる。さらに、供給電流量算出部によって進角制御を行うことにより、トルクダレが抑えられ出力向上が図られると共に、トルクリップルも抑制される。
【００１８】
前記制御装置において、前記ブラシレスモータの負荷トルクと前記進角の関係を示すマップをさらに設け、前記供給電流量算出部は、前記マップに基づいて前記進角値を算出するようにしても良い。
【００１９】
前記制御装置において、前記ステータに、１２個の前記ティース部と、１２個の前記スロットと、を設け、前記ロータに、１４個の前記マグネット収容部と、１４個の前記マグネットと、１４個の前記疑似磁極部を設けても良く、このような１４Ｐ１２Ｓ構造の採用により、磁歪音が抑えられ、モータ作動音が低減する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の制御方法によれば、ブラシレスモータとして、マグネットを放射状に配した磁束集中型モータを採用することにより、製造コストの削減が可能となると共に、疑似磁極部の多極化により疑似磁極部の磁束密度が高められ、電機子反作用を低減させることが可能となる。さらに、進角制御を行うことにより、高負荷領域におけるトルクダレを抑えることができ、出力向上を図ることが可能となる。また、進角制御によりトルクリップルも抑制することができ、このブラシレスモータを電動パワーステアリング装置の駆動源として用いた場合には、操舵フィーリングの向上を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明の制御装置によれば、電動パワーステアリング装置用ブラシレスモータとして、マグネットを放射状に配した磁束集中型モータを採用することにより、製造コストの削減が可能となると共に、疑似磁極部の多極化により疑似磁極部の磁束密度が高められ、電機子反作用を低減させることが可能となる。さらに、進角制御を行うことにより、高負荷領域におけるトルクダレを抑えることができ、出力向上を図ることが可能となる。また、進角制御によりトルクリップルも抑制することができ、操舵フィーリングの向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ブラシレスモータを用いたＥＰＳの構成を示す説明図である。
【図２】図１のＥＰＳにて使用されるブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】マグネット取付孔近傍の構成を示す説明図である。
【図５】図１のＥＰＳの駆動制御を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】トルクと電磁力脈動との関係を示したグラフである。
【図７】進角制御マップの一例を示す説明図である。
【図８】進角制御の有無に伴うトルク及びトルクリップルの変化を示す説明図である。
【図９】従来の磁束集中型ブラシレスモータのロータ構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ブラシレスモータを用いたＥＰＳの構成を示す説明図であり、本発明による制御処理が実施される。図１の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、ステアリングシャフト２に対し動作補助力を付与するコラムアシスト式の構成となっており、本発明が適用されるブラシレスモータ３（以下、モータ３と略記する）が動力源として使用されている。
【００２４】
ステアリングシャフト２にはステアリングホイール４が取り付けられており、ステアリングホイール４の操舵力は、ステアリングギヤボックス５内に配された図示しないピニオンとラック軸を介して、タイロッド６に伝達される。タイロッド６の両端には車輪７が接続されており、ステアリングホイール４の操作に伴ってタイロッド６が作動し、図示しないナックルアーム等を介して車輪７が左右に転舵する。
【００２５】
ＥＰＳ１では、ステアリングシャフト２に操舵力補助機構であるアシストモータ部８が設けられている。アシストモータ部８には、モータ３と共に、減速機構部９とトルクセンサ１１が設けられている。減速機構部９には、図示しないウォームとウォームホイールが配されており、モータ３の回転は、この減速機構部９によって、ステアリングシャフト２に減速されて伝達される。モータ３とトルクセンサ１１は、制御装置（ＥＣＵ）１２に接続されている。
【００２６】
ステアリングホイール４が操作され、ステアリングシャフト２回転すると、トルクセンサ１１が作動する。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１の検出トルクに基づいて、モータ３に対し適宜電力を供給する。モータ３が作動すると、その回転が減速機構部９を介してステアリングシャフト２に伝達され操舵補助力が付与される。ステアリングシャフト２は、この操舵補助力と手動操舵力によって回転し、ステアリングギヤボックス５内のラック・アンド・ピニオン結合により、この回転運動がラック軸の直線運動に変換され、車輪７の転舵動作が行われる。
【００２７】
図２は、ＥＰＳ１の駆動源として使用されるモータ３の断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。モータ３は、ロータのマグネットが放射状に配置されたいわゆるスポーク型の磁束集中型モータとなっている。モータ３は、図３に示すように、外側にステータ（固定子）２１、内側にロータ（回転子）２２を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。
【００２８】
ステータ２１は、有底円筒形状のモータケース２３（以下、ケース２３と略記する）の内側に圧入や接着剤等の固定手段により固定されている。ステータ２１は、ステータコア２４と、ステータコア２４のティース２５に巻装されたステータコイル２６（電機子巻線、以下、コイル２６と略記する）及びステータコア２４に取り付けられコイル２６と電気的に接続されるバスバーユニット（端子ユニット）２７とから構成されている。ケース２３は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによって、ブラケット２８（例えば、アルミダイキャスト製）が取り付けられる。
【００２９】
ステータコア２４は、鋼製の板材（例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板）を積層して形成されており、複数個（本実施形態においては１２個）のティース２５が径方向内側に向かって突設されている。隣接するティース２５の間にはスロット２９が形成されており、モータ３は１２スロット構成となっている。ステータコア２４には合成樹脂製のインシュレータ３１が取り付けられており、インシュレータ３１の外側に複数相（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の３相）のコイル２６が巻装されている。コイル２６はスロット２９の中に収容されており、線間の誘起電圧が正弦波波形となるよう構成されている。
【００３０】
ステータコア２４のケース２３の開口側の一端側には、バスバーユニット２７が取り付けられている。バスバーユニット２７は、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形された構成となっている。バスバーユニット２７の周囲には、各バスバーから延設される複数個の給電用端子３２が径方向に突設されている。バスバーユニット２７の取り付けに際し、各給電用端子３２には、ステータコア２４から引き出された各コイル２６の端部２６ａがそれぞれ電気的に溶接される。バスバーユニット２７では、バスバーはモータ３の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個と各相同士の接続用の１個の計４個）設けられている。各コイル２６は、その相に対応した給電用端子３２と電気的に接続される。ステータコア２４は、バスバーユニット２７を取り付けた後、ケース２３内に圧入等により固定される。
【００３１】
ステータ２１の内側にはロータ２２が挿入されている。ロータ２２はロータシャフト３３を有しており、ロータシャフト３３はベアリング３４ａ,３４ｂによって回転自在に軸支されている。ベアリング３４ａはケース２３の底部中央に、ベアリング３４ｂはブラケット２８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト３３には、円筒形状のロータコア３５と、回転角度検出手段であるレゾルバ３６のロータ（レゾルバロータ）３７が取り付けられている。レゾルバ３６のステータ（レゾルバステータ）３８は、合成樹脂製のレゾルバブラケット３９に収容されており、取付ネジ４１によってブラケット２８の内側に固定される。
【００３２】
ロータコア３５は、珪素鋼板等の磁性体にて形成された薄板状のコアプレート（電磁鋼板）を複数枚積層させた構成となっている。ロータコア３５の外形は真円形ではなく、偏芯形状となっている。ロータコア３５には、軸孔（中心孔）４２と、複数個のマグネット取付孔（マグネット収容部）４３が設けられている。軸孔４２はロータコア３５の中心部に形成されており、そこにはロータシャフト３３が圧入固定される。マグネット取付孔４３は、径方向に沿って延びる長方形状の孔であり、１４個が周方向等間隔に放射状に配置されている。すなわち、当該モータ３は、１４極１２スロット（以下、１４Ｐ１２Ｓと略記する）となっている。
【００３３】
マグネット取付孔４３の径方向内側と外側は共に閉鎖されており、径方向外側にはブリッジ部４４が形成されている。各マグネット取付孔４３内には直方体状のマグネット（永久磁石）４５がそれぞれ収容され、接着剤等の固定手段にて固定されている。隣接するマグネット４５は、対向する面が同極性となっている。このように、モータ３では、マグネット４５として、加工が容易な平板状の永久磁石を使用でき、加工工数が削減されると共に、歩留まりも向上し、レアアース材料の削減を図ることが可能となる。マグネット取付孔４３よりも径方向内側には、コアプレートを所定位置に積層するための複数のボス孔４６が軸方向にプレス打出し加工にて設けられている。
【００３４】
図４は、マグネット取付孔４３近傍の構成を示す説明図である。ロータコア３５では、隣接するマグネット取付孔４３の間の外周は、半径Ｒの外形に形成されている。半径Ｒの中心Ｏ１は、ロータ２２の中心Ｏよりも外径側にずれた位置に偏芯配置されている。半径Ｒの部位、すなわち、隣接するマグネット取付孔４３の間の部分は、対向するマグネット４５からの磁束が反発し合って径方向外側に流れる疑似磁極部４７となっている。疑似磁極部４７は、マグネット４５と同数（ここでは１４個）形成される。疑似磁極部４７は、上述のようにそれぞれ半径Ｒにて偏芯形成されているため、ロータコア３５の外周は、マグネット取付孔４３部分を谷、疑似磁極部４７部分を山とする凹凸形状となる。従って、疑似磁極部４７はロータコア３５上に突極状に形成され、擬似的な１４Ｐ１２Ｓ構成が形成される。
【００３５】
このようなＥＰＳ１では、ステアリングホイール４が操作されてステアリングシャフト２が回転すると、この回転に応じた方向にラック軸が移動して転舵操作がなされる。この操作により、トルクセンサ１１が作動し、その検出トルクに応じて、図示しないバッテリから給電配線４８を介してコイル２６に電力が供給される。コイル２６に電力が供給されるとモータ３が作動し、ロータシャフト３３とウォーム軸が回転する。ウォーム軸の回転は、ウォームホイールを介してステアリングシャフト２に伝達され、操舵力が補助される。
【００３６】
図５は、ＥＰＳ１の制御装置５０の構成を示すブロック図であり、本発明による制御は当該制御装置５０にて実行される。制御装置５０には、電流指令部５１が設けられており、ＥＰＳ１は、電流指令部５１に入力されるトルクセンサ１１からの検出値や、レゾルバ３６によって検出されたロータ２２の回転位置情報、電流センサ６１からの相電流値情報に基づいて駆動制御される。当該ＥＰＳ１では、トルクセンサ１１からのモータ負荷情報に応じてモータ３が進角制御され、これにより、高負荷領域におけるトルクダレを抑えると共に、トルクリップルの低減を図っている。
【００３７】
図５に示すように、電流指令部５１には、トルクセンサ１１から、ハンドル操作に際しモータ３の負荷となるトルク値に対応した信号がモータ負荷情報として入力される。トルクセンサ１１は、トルク値に応じた信号（電圧）を出力し、電流指令部５１は、この出力信号をモータ負荷情報として受信する。また、前述のように、モータ３には、角度センサとしてレゾルバ３６が配されており、電流指令部５１には、このレゾルバ３６からロータ回転位置情報が入力される。このレゾルバ３６からのロータ回転位置情報は、電流指令部５１の前段に設けられたロータ回転数算出部６２にも入力されている。
【００３８】
ロータ回転数算出部６２は、ロータ回転位置情報に基づいてロータ２２の回転数を算出する。ロータ回転数算出部６２にて算出された値は、ロータ回転数情報として電流指令部５１に入力される。また、モータ３には、各相の供給電流をモニタする電流センサ６１が設けられている。電流指令部５１には、電流センサ６１から、モータ３の各相電流値が入力される。
【００３９】
電流指令部５１には、これらの検出値に基づいて演算処理を行い、モータ３に対して供給する電流量を算出する供給電流量算出部５２が設けられている。供給電流量算出部５２では、レゾルバ３６からのロータ回転位置情報とロータ回転数情報、及び、モータ負荷情報から、ｄ軸,ｑ軸の電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’を算出し、ベクトル制御部５３に出力する。この際、供給電流量算出部５２は、モータ３の負荷状態に応じて、最大トルクが出力される巻線電流値を示す基本波電流Ｉｄ,Ｉｑを算出し、それを適宜進角補正して電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’を出力する。また、供給電流量算出部５２には、電流センサ６１からモータ３の相電流値がフィードバックされている。供給電流量算出部５２は、この検出電流値（相電流）に基づいて、モータ３に対しフィードバック制御を行う。
【００４０】
ベクトル制御部５３は、ｄ軸,ｑ軸のＰＩ（比例・積分）制御部５４ｄ,５４ｑと、座標軸変換部（ｄｑ／ＵＶＷ）５５とから構成されており、電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’は、ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑにそれぞれ入力される。ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑにはまた、モータ３の電流値がフィードバックされており、座標軸変換部（ＵＶＷ／ｄｑ）５６を介して、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）のモータ電流値をｄｑ軸変換した検出電流値Ｉｄ,Ｉｑが入力されている。ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑは、電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’と検出電流値Ｉｄ,Ｉｑに基づき、ＰＩ演算処理を行い、ｄ軸,ｑ軸の電圧指令値Ｖｄ,Ｖｑを算出する。電圧指令値Ｖｄ,Ｖｑは、座標軸変換部５５に入力され、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）の電圧指令値Ｖｕ,Ｖｖ,Ｖｗに変換され出力される。座標軸変換部５５から出力された電圧指令値Ｖｕ,Ｖｖ,Ｖｗは、インバータ５７を介してモータ３に印加される。
【００４１】
ここで、従来の磁束集中型ブラシレスモータでは、前述のように、電機子反作用の影響により、トルクダレやトルクリップルの問題が生じるという問題があった。この場合、電機子反作用を緩和するには、まず、ロータ側を界磁側の磁束を受けにくい構造とすることが必要であり、さらに、モータの駆動制御においても、その影響を緩和する制御形態を採ることが好適である。そこで、当該モータ３では、（１）多極構造よる高磁束密度化と（２）進角制御により、電機子反作用を緩和し、高負荷領域におけるトルクダレを防止すると共に、低トルクリップル化を実現している。
【００４２】
（１）多極構造よる高磁束密度化
磁束集中による高磁束密度化という観点からすると、多極化すればするほど磁束密度は高くなる。しかしながら、多極化を図るとマグネットの使用量が増え、その分コストも増大するため、実用性を考慮すると、１０Ｐあるいは１４Ｐ程度が現実的である。そこで、発明者らは、１２Ｓ構成において１０Ｐ,１４Ｐの両者を比較し、１４Ｐ構成の方がラジアル方向に作用する電磁加振力の点で優位であるとの結果を得た。図６は、トルクと電磁力脈動との関係を示したグラフである。図６における各プロットは、マグネットの大きさや径方向位置、ステータ形状（スロット開口幅やティース幅）を変更した場合のデータである。なお、エアギャップやモータ外径、磁気特性は同じ状態となっている。
【００４３】
図６からも分かるように、１４Ｐ１２Ｓの方が１０Ｐ１２Ｓよりも電磁力脈動が明らかに小さかった。これは、ステータのティース間隔に対し、ロータの磁極が小さいため、ロータ側に必要以上の磁束が影響を与えにくいためと考えられる。電磁加振力は、通電時におけるトルクに寄与しないラジアル力であり、電磁加振力によって電磁力脈動が大きくなると、いわゆる磁歪音が大きくなりモータ作動音が増大する。従って、モータ３のように１４Ｐ１２Ｓ構造を採用することにより、モータの作動音を低減させることができ、ＥＰＳ１の静粛性を向上させることが可能となる。
【００４４】
（２）進角制御
磁束集中型ブラシレスモータでは、電機子反作用により、本来磁束量がピークであるはずのロータ回転位置が、界磁の影響によってずれてしまう。また、このズレは、高負荷領域（高電流領域）にて顕著となる。そこで、当該モータの制御装置５０では、モータ負荷を考慮しつつ、通電タイミングを制御することにより、電機子反作用によって生じた正弦波波形のズレを補正する。このため、電流指令部５１には、進角制御マップ６３が設けられており、このマップに基づいて、モータ負荷状態に応じた進角制御が実施される。
【００４５】
図７は、進角制御マップ６３の一例を示す説明図である。供給電流量算出部５２は、この進角制御マップ６３に基づいて、コイル２６に対して供給される電流に設定する進角値を算出すると共に、この進角値によって基本波電流Ｉｄ,Ｉｑを補正し、電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’を設定する。図７において、横軸は、トルクセンサ１１にて検出されたトルク値（出力信号：電圧）に対して必要となるモータ３の負荷トルクを示している。また、縦軸は、モータ３に付すべき進角値を示している。図７に示すように、進角値は、負荷トルクが大きいほど、すなわち、モータの負荷状態が重いほど大きな値となっており、概ね、モータトルクが１（Ｎｍ）程度となったところから進角制御を開始する。但し、全トルク領域において進角制御を行うことも勿論可能であり、図７には０.８（Ｎｍ）以下の進角値が記載されていないが、これは、０.８（Ｎｍ）以下においては進角制御を行わないことを意味するものではない。
【００４６】
図８は、このような進角制御の有無に伴うトルク及びトルクリップルの変化を示す説明図である。図８に示すように、進角なしの場合は、相電流値（ここではＵ相：Ｉｕ）が５０Ａpeakを超えるあたりからトルクがダレ始める。また、トルクリップルも電流値と共に増大して行く。これに対し、図７に示したような進角制御マップを用いて進角制御を行うと、５０Ａpeakを超えてもトルクダレは余り生じず、トルクリップルもほぼ横ばいにて推移する。すなわち、従来の磁束集中型ブラシレスモータに比して、電機子反作用の影響によって理論トルクに対して出力トルクが減少する高負荷領域にてトルクダレが抑えられ出力の向上が図られると共に、トルクリップルも抑制される。
【００４７】
このように、本発明によるＥＰＳ用モータの制御方法・制御装置では、平板状のマグネットを使用した磁束集中型モータの採用により、製造コストを削減すると共に、疑似磁極部の多極化によって電機子反作用を低減が図られる。また、この多極化において、１４Ｐ１２Ｓ構造を採用することにより、磁歪音を抑え、モータ作動音をＳＰＭなみに低減することが可能となる。さらに、進角制御を行うことにより、トルクダレを抑えて出力向上を図ることが可能となる。また、進角制御によりトルクリップルも抑制することができ、操舵フィーリングの向上も図られる。さらに、制御装置５０では、進角制御マップ６３を用いて進角制御を行うため、制御装置５０に大きな負荷をかけることなくモータ３の進角制御を実施することが可能となる。
【００４８】
以上、本発明は前述のような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、本発明をＥＰＳに適用した例を示したが、その適用対象はＥＰＳには限定されず、電気自動車や、ハイブリッド自動車、エアコン等の家電製品、各種産業機械等に使用されるモータにも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１    電動パワーステアリング装置
２    ステアリングシャフト
３    ブラシレスモータ
４    ステアリングホイール
５    ステアリングギヤボックス
６    タイロッド
７    車輪
８    アシストモータ部
９    減速機構部
１１    トルクセンサ
１２    ＥＣＵ
２１    ステータ
２２    ロータ
２３    モータケース
２４    ステータコア
２５    ティース
２６    ステータコイル
２６ａ  端部
２７    バスバーユニット
２８    ブラケット
２９    スロット
３１    インシュレータ
３２    給電用端子
３３    ロータシャフト
３４ａ,３４ｂ    ベアリング
３５    ロータコア
３６    レゾルバ
３７    レゾルバロータ
３８    レゾルバステータ
３９    レゾルバブラケット
４１    取付ネジ
４２    軸孔
４３    マグネット取付孔
４４    ブリッジ部
４５    マグネット
４６    ボス孔
４７    疑似磁極部
４８    給電配線
５０    制御装置
５１    電流指令部
５２    供給電流量算出部
５３    ベクトル制御部
５４ｄ,５４ｑ    ＰＩ制御部
５５    座標軸変換部
５６    座標軸変換部
５７    インバータ
６１    電流センサ
６２    ロータ回転数算出部
６３    進角制御マップ
７１    ロータ
７２    マグネット
７３    コア部材
７４    疑似磁極部
Ｏ      ロータ中心
Ｏ１     疑似磁極部外径中心
Ｒ      疑似磁極部外径半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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