(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータヨークと、前記ロータヨークの外側にギャップを有して環状に配置されるステータコアと、低保磁力部と前記低保磁力部よりも保磁力が高い高保磁力部とを含み、前記低保磁力部が前記高保磁力部よりも前記ギャップ側となるように前記ロータヨークに埋め込まれるマグネットと、前記ステータコアを励磁し、かつ前記低保磁力部の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイルと、を含む電動機と、
前記励磁コイルの通電を制御する制御手段と、
を含み、
前記制御手段は、前記ロータヨークの回転方向に関する指令に基づいて、前記ロータヨークの回転方向を逆回転させる場合、前記励磁コイルが前記高保磁力部の磁束量を減じず、前記低保磁力部の磁束量を減じるような減磁磁界を前記励磁コイルに発生させる減磁磁界制御を実行し、前記減磁磁界制御により磁束量が減じた前記低保磁力部の磁束量を増加するよう、励磁コイルに着磁磁界を発生させる着磁磁界制御を実行してから前記ロータヨークの回転方向を逆回転させ、
かつ前記励磁コイルの誘起電圧が電源電圧の上限に達しないように定められた前記電動機の回転数の閾値以上の場合、前記制御手段は、前記低保磁力部の磁束量を低減させる電動機制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ステータコアを励磁しない状態で前記ロータヨークが外力により回転する場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行う請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行っていないときに前記保磁力部が減磁している場合、前記低保磁力部の磁束量を増加させる着磁の制御を行う請求項１または請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、定期的に、前記低保磁力部の磁束量を増加させる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記励磁コイルのショート時に、前記低保磁力部の磁束量を低減させる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
前記電動機は、補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング用電動機である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項７】
補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング用電動機と、電動パワーステアリング用電動機を制御する制御手段とを含み、
前記電動パワーステアリング用電動機は、ロータヨークと、前記ロータヨークの外側にギャップを有して環状に配置されるステータコアと、低保磁力部と前記低保磁力部よりも保磁力が高い高保磁力部とを含み、前記低保磁力部が前記高保磁力部よりも前記ギャップ側となるように前記ロータヨークに埋め込まれるマグネットと、前記ステータコアを励磁し、かつ前記低保磁力部の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイルと、を含み、
前記制御手段は、前記ロータヨークの回転方向に関する指令に基づいて、前記ロータヨークの回転方向を逆回転させる場合、前記励磁コイルが前記高保磁力部の磁束量を減じず、前記低保磁力部の磁束量を減じるような減磁磁界を前記励磁コイルに発生させる減磁磁界制御を実行し、前記減磁磁界制御により磁束量が減じた前記低保磁力部の磁束量を増加するよう、励磁コイルに着磁磁界を発生させる着磁磁界制御を実行してから前記ロータヨークの回転方向を逆回転させ、
かつ前記励磁コイルの誘起電圧が電源電圧の上限に達しないように定められた前記電動機の回転数の閾値以上の場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させる電動機制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記補助操舵トルクが不要であってかつ前記ステータコアを励磁しない状態で前記ロータヨークが回転する場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行う請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記制御手段は、低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行っていないときに前記保磁力部が減磁している場合、前記低保磁力部の磁束量を増加させる着磁の制御を行う請求項７または請求項８に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記定期的に、前記低保磁力部の磁束量を増加させる請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記励磁コイルのショート時に、前記低保磁力部の磁束量を低減させる請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機、電動機制御装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、固定子巻線を設けた固定子と、回転子鉄心中に前記固定子巻線の電流で作る磁界により不可逆的に磁束密度が変化する程度の保磁力を有する低保磁力永久磁石と前記低保磁力永久磁石の２倍以上の保磁力を有する高保磁力永久磁石とを配置した回転子とを備えた永久磁石式回転電機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術は、低保磁力永久磁石と高保磁力永久磁石とが必要になり、磁石の部品点数が多くなるため製造コストが高くなる。また、特許文献１に開示された技術は、電動パワーステアリング装置への適用の検討がなされていない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減できる電動機、電動機制御装置及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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動機は、ロータヨークと、前記ロータヨークの外側にギャップを有して環状に配置されるステータコアと、低保磁力部と前記低保磁力部よりも保磁力が高い高保磁力部とを含み、前記低保磁力部が前記高保磁力部よりも前記ギャップ側となるように前記ロータヨークに埋め込まれるマグネットと、前記ステータコアを励磁し、かつ前記低保磁力部の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイルと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、低保磁力部の磁束量を変化することができるため、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量を可変することができる。これにより、励磁コイルに作用する磁束量を変化させたことで、励磁コイルに生じる誘起電圧を変化させることができる。誘起電圧の変化により、電動機は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を変化させることができる。このため、電動機は、高回転領域と低回転領域とで低保磁力部の磁束量を変化させ、所望の回転数とトルクとを得ることができる。
【０００８】
また、電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石との間に生じる橋絡部分を減らすことができる。低保磁力部と高保磁力部とが一体としてロータヨークに埋め込まれることで、低保磁力部と高保磁力部との間に生じる橋絡部分からの磁石磁束の漏れを抑制し、マグネットの磁束を有効に利用することができる。
【０００９】
また、電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、マグネットの部品点数を下げ、マグネットの加工費用及び管理コストを低減することができる。また、電動機のマグネットは、保磁力を高めることのできる希土類元素、例えばＤｙ又はＴｂの使用量を低減することで、高価な元素の使用を抑制しマグネットの単価を低減することができる。その結果、電動機は、製造コストを低減することができる。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動機制御装置は、ロータヨークと、前記ロータヨークの外側にギャップを有して環状に配置されるステータコアと、低保磁力部と前記低保磁力部よりも保磁力が高い高保磁力部とを含み、前記低保磁力部が前記高保磁力部よりも前記ギャップ側となるように前記ロータヨークに埋め込まれるマグネットと、前記ステータコアを励磁し、かつ前記低保磁力部の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイルと、を含む電動機と、前記励磁コイルの通電を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、低保磁力部の磁束量を変化することができるため、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量を可変することができる。これにより、励磁コイルに作用する磁束量を変化させたことで、励磁コイルに生じる誘起電圧を変化させることができる。誘起電圧の変化により、電動機は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を変化させることができる。このため、電動機は、高回転領域と低回転領域とで低保磁力部の磁束量を変化させ、所望の回転数とトルクとを得ることができる。
【００１２】
また、電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石との間に生じる橋絡部分を減らすことができる。低保磁力部と高保磁力部とが一体としてロータヨークに埋め込まれることで、低保磁力部と高保磁力部との間に生じる橋絡部分からの磁石磁束の漏れを抑制し、マグネットの磁束を有効に利用することができる。
【００１３】
また、電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、マグネットの部品点数を下げ、マグネットの加工費用及び管理コストを低減することができる。また、電動機のマグネットは、保磁力を高めることのできる希土類元素、例えばＤｙ又はＴｂの使用量を低減することで、高価な元素の使用を抑制しマグネットの単価を低減することができる。その結果、電動機制御装置は、製造コストを低減することができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記ステータコアを励磁しない状態で前記ロータヨークが外力により回転する場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行うことが好ましい。
【００１５】
上記構成により、電動機制御装置は、電動機が空回りした場合のロストルクの増加を抑制することができる。例えば、低保磁力部の磁束量を低減した状態では、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量が小さくなる。このため、ステータコアで生じる磁区が向きを変えるときのヒステリシス損が緩和される。ヒステリシス損は、電動機が空回りした場合のロストルクの増加の要因となる。つまり、上記構成により、電動機制御装置は、励磁コイルに通電されていない状態で、ロータが回転させられる場合において、ロータの回転に対する摩擦力を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行っていないときに前記保磁力部が減磁している場合、前記低保磁力部の磁束量を増加させる着磁の制御を行うことが好ましい。
【００１７】
上記構成により、電動機制御装置は、意図しない低保磁力部の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動機制御装置は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【００１８】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、定期的に、前記低保磁力部の磁束量を増加させることが好ましい。
【００１９】
上記構成により、電動機制御装置は、意図しない低保磁力部の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動機制御装置は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【００２０】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記励磁コイルのショート時に、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００２１】
上記構成により、電動機制御装置は、励磁コイルのショートの影響を抑制した状態で、電動機の駆動を継続することができる。このため、励磁コイルのショートの影響を抑制するためのリレー回路が不要となり、電動機制御装置は、製造コストを低減することができる。また、リレー回路がある場合、電動機制御装置は、リレー回路の動作中無通電状態でも、ショートコイルに鎖交するマグネットの磁束量を低減することができる。このため、電動機制御装置は、電磁ブレーキトルクが低減し、外力によりモータを回転させることができる。
【００２２】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記励磁コイルの誘起電圧が電源電圧の上限に達しないように定められた前記電動機の回転数の閾値以上の場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００２３】
上記構成により、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量を抑制し、励磁コイルに作用する磁束量が小さくなる。このため、励磁コイルに作用する磁束量が低下した分、誘起電圧の増加の余裕が生じる。永久磁石回転電動機では、ロータの回転数に比例して誘起電圧は増加する。そこで、電動機は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を増加させることができる。その結果、電動機は、高回転領域において誘起電圧が電源電圧に達してしまうおそれを抑制し、ロータの可変速領域を拡大することができる。
【００２４】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記電動機を逆回転させる前に、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００２５】
電動機を逆回転させる場合、瞬時に誘起電圧（逆起電圧）がモータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれ又はロータに逆作動トルクを生じさせるおそれがある。上記構成により、励磁コイルに作用する磁束量が低下した分、誘起電圧を低減できるので、瞬時に誘起電圧（逆起電圧）がモータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれ又はロータに逆作動トルクを生じさせるおそれを抑制することができる。
【００２６】
本発明の望ましい態様として、前記電動機は、補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング用電動機であることが好ましい。
【００２７】
上記構成により、操舵者が受ける操舵のフィーリングに影響を与えることを抑制することができる。
【００２８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動パワーステアリング装置は、補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング用電動機と、電動パワーステアリング用電動機を制御する制御手段とを含み、前記電動パワーステアリング用電動機は、ロータヨークと、前記ロータヨークの外側にギャップを有して環状に配置されるステータコアと、低保磁力部と前記低保磁力部よりも保磁力が高い高保磁力部とを含み、前記低保磁力部が前記高保磁力部よりも前記ギャップ側となるように前記ロータヨークに埋め込まれるマグネットと、前記ステータコアを励磁し、かつ前記低保磁力部の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイルと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
上記構成により、低保磁力部の磁束量を変化することができるため、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量を可変することができる。これにより、励磁コイルに作用する磁束量を変化させたことで、励磁コイルに生じる誘起電圧を変化させることができる。誘起電圧の変化により、電動パワーステアリング用電動機は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を変化させることができる。このため、電動パワーステアリング用電動機は、高回転領域と低回転領域とで低保磁力部の磁束量を変化させ、所望の回転数とトルクとを得ることができる。
【００３０】
また、電動パワーステアリング用電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石との間に生じる橋絡部分を減らすことができる。低保磁力部と高保磁力部とが一体としてロータヨークに埋め込まれることで、低保磁力部と高保磁力部との間に生じる橋絡部分からの磁石磁束の漏れを抑制し、マグネットの磁束を有効に利用することができる。
【００３１】
また、電動パワーステアリング用電動機は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、マグネットの部品点数を下げ、マグネットの加工費用及び管理コストを低減することができる。また、電動パワーステアリング用電動機のマグネットは、保磁力を高めることのできる希土類元素、例えばＤｙ又はＴｂの使用量を低減することで、高価な元素の使用を抑制しマグネットの単価を低減することができる。その結果、電動パワーステアリング装置は、製造コストを低減することができる。
【００３２】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記補助操舵トルクが不要であってかつ前記ステータコアを励磁しない状態で前記ロータヨークが回転する場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行うことが好ましい。
【００３３】
上記構成により、電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング用電動機が空回りした場合のロストルクの増加を抑制することができる。例えば、低保磁力部の磁束量を低減した状態では、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量が小さくなる。このため、ステータコアで生じる磁区が向きを変えるときのヒステリシス損が緩和される。ヒステリシス損は、電動パワーステアリング用電動機が空回りした場合のロストルクの増加の要因となる。つまり、上記構成により、電動パワーステアリング用電動機制御装置は、励磁コイルに通電されていない状態で、ロータが回転させられる場合において、ロータの回転に対する摩擦力を小さくすることができる。
【００３４】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、低保磁力部の磁束量を低減させる減磁の制御を行っていないときに前記保磁力部が減磁している場合、前記低保磁力部の磁束量を増加させる着磁の制御を行うことが好ましい。
【００３５】
上記構成により、電動パワーステアリング装置は、意図しない低保磁力部の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動パワーステアリング装置は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【００３６】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、定期的に、前記低保磁力部の磁束量を増加させることが好ましい。
【００３７】
上記構成により、電動パワーステアリング装置は、意図しない低保磁力部の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動パワーステアリング装置は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【００３８】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記励磁コイルのショート時に、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００３９】
上記構成により、電動パワーステアリング装置は、励磁コイルのショートの影響を抑制した状態で、電動機の駆動を継続することができる。このため、励磁コイルのショートの影響を抑制するためのリレー回路が不要となり、電動パワーステアリング装置は、製造コストを低減することができる。また、リレー回路がある場合、電動パワーステアリング装置は、リレー回路の動作中無通電状態でも、ショートコイルに鎖交するマグネットの磁束量を低減することができる。このため、電動パワーステアリング装置は、電磁ブレーキトルクが低減し、外力によりモータを回転させることができる。
【００４０】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記励磁コイルの誘起電圧が電源電圧の上限に達しないように定められた前記電動パワーステアリング用電動機の回転数の閾値以上の場合、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００４１】
上記構成により、マグネットが埋め込まれたロータヨークからステータコアへ鎖交する磁束量を抑制し、励磁コイルに作用する磁束量が小さくなる。このため、励磁コイルに作用する磁束量が低下した分、誘起電圧の増加の余裕が生じる。永久磁石回転電動機では、ロータの回転数に比例して誘起電圧は増加する。そこで、電動パワーステアリング用電動機は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を増加させることができる。その結果、電動パワーステアリング用電動機は、高回転領域において誘起電圧が電源電圧に達してしまうおそれを抑制し、ロータの可変速領域を拡大することができる。
【００４２】
本発明の望ましい態様として、前記制御手段は、前記電動機を逆回転させる前に、前記低保磁力部の磁束量を低減させることが好ましい。
【００４３】
電動パワーステアリング用電動機の回転を逆回転とする場合、瞬時に誘起電圧（逆起電圧）がモータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれ又はロータに逆作動トルクを生じさせるおそれがある。上記構成により、励磁コイルに作用する磁束量が低下した分、誘起電圧を低減できるので、瞬時に誘起電圧（逆起電圧）がモータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれ又はロータに逆作動トルクを生じさせるおそれを抑制することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明は、製造コストを低減できる電動機、電動機制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、実施形態１に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】図２は、実施形態１の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。
【図３】図３は、中心軸を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態１のモータの構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態１のロータを模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態１のマグネットの製造方法を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、実施形態１のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態２のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態２のブラシレスモータの回転数とトルクとの関係を示す説明図である。
【図１０】図１０は、実施形態３のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施形態４のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施形態５のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態６のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００４７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。まず、図１を用いて、本実施形態のブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の概要を説明する。
【００４８】
電動パワーステアリング装置８０は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ステアリングギヤ８８と、タイロッド８９とを備える。また、電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）９０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｂとを備える。
【００４９】
ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを含む。入力軸８２ａは、一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、他方の端部がトルクセンサ９１ａを介して操舵力アシスト機構８３に連結される。出力軸８２ｂは、一方の端部が操舵力アシスト機構８３に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結される。本実施形態では、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、鉄等の磁性材料から形成される。
【００５０】
ロアシャフト８５は、一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。
【００５１】
ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを含む。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。タイロッド８９は、ラック８８ｂに連結される。
【００５２】
操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、ブラシレスモータ１０とを含む。減速装置９２は、出力軸８２ｂに連結される。ブラシレスモータ１０は、減速装置９２に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる電動機である。なお、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングシャフト８２と、トルクセンサ９１ａと、減速装置９２とによりステアリングコラムが構成されている。ブラシレスモータ１０は、ステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。
【００５３】
図２は、実施形態１の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図２は、一部を断面として示してある。減速装置９２はウォーム減速装置である。減速装置９２は、減速装置ハウジング９３と、ウォーム９４と、玉軸受９５ａと、玉軸受９５ｂと、ウォームホイール９６と、ホルダ９７とを備える。
【００５４】
ウォーム９４は、ブラシレスモータ１０のシャフト２１にスプライン、または弾性カップリングで結合する。ウォーム９４は、玉軸受９５ａと、ホルダ９７に保持された玉軸受９５ｂとで回転自在に減速装置ハウジング９３に保持されている。ウォームホイール９６は、減速装置ハウジング９３に回転自在に保持される。ウォーム９４の一部に形成されたウォーム歯９４ａは、ウォームホイール９６に形成されているウォームホイール歯９６ａに噛み合う。
【００５５】
ブラシレスモータ１０の回転力は、ウォーム９４を介してウォームホイール９６に伝達されて、ウォームホイール９６を回転させる。減速装置９２は、ウォーム９４及びウォームホイール９６によって、ブラシレスモータ１０のトルクを増加する。そして、減速装置９２は、図１に示すステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。
【００５６】
図１に示すトルクセンサ９１ａは、ステアリングホイール８１を介して入力軸８２ａに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ９１ｂは、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｂと電気的に接続される。
【００５７】
ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０の動作を制御する。また、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａ及び車速センサ９１ｂのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａから操舵トルクＴを取得し、かつ、車速センサ９１ｂから車両の走行速度Ｖを取得する。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）９９から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値Ｘを調節する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０から誘起電圧の情報又は後述するレゾルバからロータの回転の情報を動作情報Ｙとして取得する。
【００５８】
ステアリングホイール８１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速装置９２に伝わる。この時に、ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ９１ａから取得し、かつ、走行速度Ｖを車速センサ９１ｂから取得する。そして、ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０の動作を制御する。ブラシレスモータ１０が作り出した補助操舵トルクは、減速装置９２に伝えられる。
【００５９】
出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、操舵輪を転舵させる。次に、ブラシレスモータ１０について説明する。
【００６０】
図３は、中心軸を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。図４は、実施形態１のモータの構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。図３に示すように、ブラシレスモータ１０は、ハウジング１１と、軸受１２と、軸受１３と、レゾルバ１４と、ロータ２０と、ブラシレスモータ用ステータとしてのステータ３０とを備える。
【００６１】
ハウジング１１は、筒状ハウジング１１ａと、フロントブラケット１１ｂとを含む。フロントブラケット１１ｂは、略円板状に形成されて筒状ハウジング１１ａの一方の開口端部を閉塞するように筒状ハウジング１１ａに取り付けられる。筒状ハウジング１１ａは、フロントブラケット１１ｂとは反対側の端部に、この端部を閉塞するように底部１１ｃが形成される。底部１１ｃは、例えば、筒状ハウジング１１ａと一体に形成される。筒状ハウジング１１ａを形成する磁性材料としては、例えばＳＰＣＣ（Steel  Plate  Cold  Commercial）等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。また、フロントブラケット１１ｂは、ブラシレスモータ１０を所望の機器に取り付ける際のフランジの役割を果たしている。
【００６２】
軸受１２は、筒状ハウジング１１ａの内側であって、フロントブラケット１１ｂの略中央部分に設けられる。軸受１３は、筒状ハウジング１１ａの内側であって、底部１１ｃの略中央部分に設けられる。軸受１２は、筒状ハウジング１１ａの内側に配置されたロータ２０の一部であるシャフト２１の一端を回転可能に支持する。軸受１３は、シャフト２１の他端を回転可能に支持する。これにより、シャフト２１は、中心軸Ｚｒを中心に回転する。
【００６３】
レゾルバ１４は、シャフト２１のフロントブラケット１１ｂ側に設けられる端子台１５によって支持される。レゾルバ１４は、ロータ２０（シャフト２１）の回転位置を検出する。レゾルバ１４は、レゾルバロータ１４ａと、レゾルバステータ１４ｂとを備える。レゾルバロータ１４ａは、シャフト２１の円周面に圧入等で取り付けられる。レゾルバステータ１４ｂは、レゾルバロータ１４ａに所定間隔の空隙を介して対向して配置される。
【００６４】
ステータ３０は、筒状ハウジング１１ａの内部にロータ２０を包囲するように筒状に設けられる。ステータ３０は、筒状ハウジング１１ａの内周面１１ｄに例えば嵌合されて取り付けられる。ステータ３０の中心軸は、ロータ２０の中心軸Ｚｒと一致する。ステータ３０は、筒状のステータコア３１と、励磁コイル３７とを含む。ステータ３０は、ステータコア３１に励磁コイル３７が巻きつけられる。
【００６５】
図４に示すように、ステータコア３１は、複数の分割コア３２を含む。複数の分割コア３２は、中心軸Ｚｒを中心とした周方向（図３に示す筒状ハウジング１１ａの内周面１１ｄに沿う方向）に等間隔で並んで配置される。以下、中心軸Ｚｒを中心とした周方向を単に周方向という。ステータコア３１は、複数の分割コア３２が組み合わされて構成される。そして、ステータコア３１が筒状ハウジング１１ａ内に圧入されることで、ステータ３０は、環状の状態で筒状ハウジング１１ａの内部に設けられる。なお、ステータコア３１と筒状ハウジング１１ａとは、圧入の他に接着、焼き嵌め又は溶接等によって固定されてもよい。
【００６６】
分割コア３２は、略同形状に形成された複数のコア片が中心軸Ｚｒ方向に積層されて束ねられることで形成される。分割コア３２は、電磁鋼板などの磁性材料で形成される。分割コア３２は、バックヨーク３３と、ティース３４とを有する。バックヨーク３３は、円弧状の部分を含む。バックヨーク３３は、複数の分割コア３２が組み合わされると、環状形状を形成する。ティース３４は、バックヨーク３３の内周面からロータ２０に向かって延びる部分である。
【００６７】
図４に示す励磁コイル３７は、線状の電線である。励磁コイル３７は、分割コア３２のティース３４の外周にインシュレータ３７ａを介して集中巻きされる。インシュレータ３７ａは、励磁コイル３７と分割コア３２とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。このように構成されたステータコア３１が図４に示すように複数組み合わされることにより、ステータ３０は、ロータ２０を包囲できる形状となる。そして、ステータコア３１は、ロータヨーク２２の外側に所定の間隔となるギャップＬｇを有して環状に配置される。
【００６８】
ロータ２０は、筒状ハウジング１１ａに対して中心軸Ｚｒを中心に回転できるように、筒状ハウジング１１ａの内部に設けられる。ロータ２０は、シャフト２１と、ロータヨーク２２と、マグネット２３とを含む。シャフト２１は、筒状に形成される。ロータヨーク２２は、筒状に形成される。
【００６９】
また、ロータヨーク２２は、電磁鋼板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。ロータヨーク２２は、順次金型の型内で積層され、金型から排出される。ロータヨーク２２は、例えばその中空部分にシャフト２１が圧入されてシャフト２１に固定される。なお、シャフト２１とロータヨーク２２とは、一体で成型されてもよい。
【００７０】
マグネット２３は、ロータヨーク２２の外周方向に沿って埋め込まれ、複数設けられている。マグネット２３は、永久磁石であり、Ｓ極及びＮ極がロータヨーク２２の周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図４に示すロータ２０の極数は、ロータヨーク２２の外周側にＮ極と、Ｓ極とがロータヨーク２２の周方向に交互に配置された１４極である。
【００７１】
マグネット２３は、ロータヨーク２２のマグネット収容孔２４に収容され、例えば、磁力により取り付けられる。本実施形態では、マグネット２３は、分割形状（セグメント構造）である。図５は、実施形態１のロータを模式的に示す説明図である。
【００７２】
図５に示すように、マグネット収容孔２４は、ロータヨーク２２に空けられた貫通孔である。マグネット収容孔２４は、外周部に複数設けられて等間隔に配置されている。ロータヨーク２２の外周側がＮ極に着磁されているマグネット２３は、一対のセグメント磁石２３Ａとセグメント磁石２３Ｂとを含む。一対のセグメント磁石２３Ａとセグメント磁石２３Ｂとは、マグネット収容孔２４に収容され、中心軸Ｚｒからみてロータヨーク２２の外周に広がるＶ字状に配列されている。
【００７３】
また、ロータヨーク２２の外周側がＳ極に着磁されているマグネット２３は、一対のセグメント磁石２３Ｃとセグメント磁石２３Ｄとを含む。一対のセグメント磁石２３Ｃとセグメント磁石２３Ｄとは、マグネット収容孔２４に収容され、中心軸Ｚｒからみてロータヨーク２２の外周に広がるＶ字状に配列されている。
【００７４】
フラックスバリア２５は、例えば、ロータヨーク２２に設けられた貫通孔であり、Ｓ極とＮ極との磁束短絡を防止することができる。フラックスバリア２５は、磁束の通過を抑制又は遮断できるものであればよく、空隙又は非磁性材料の絶縁材であればよい。
【００７５】
ロータヨーク２２にフラックスバリア２５を備えることで、ロータヨーク２２の外周方向に部分的な磁気抵抗の差が生じる。例えば、一対のセグメント磁石２３Ａとセグメント磁石２３Ｂとの間は磁気的凹部となり、フラックスバリア２５近傍は、ブリッジとよばれる磁気的凸部となる。
【００７６】
同様に、一対のセグメント磁石２３Ｃとセグメント磁石２３Ｄとの間は磁気的凹部となり、フラックスバリア２５近傍は、ブリッジとよばれる磁気的凸部となる。このため、ロータヨーク２２の外周には、磁気的凹部と磁気的凸部とが交互に配置され、磁気的凹部がｑ軸と磁気的凸部がｄ軸とそれぞれ呼ばれている。
【００７７】
セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄは、１つの磁性体の中に相対的に保磁力が異なる領域である低保磁力部２６と高保磁力部２７とを含む。図５に示すように、低保磁力部２６は高保磁力部２７よりもロータヨーク２２のギャップＬｇ側となるようにロータヨーク２２に埋め込まれている。図６は、実施形態１のマグネットの製造方法を説明するフローチャートである。
【００７８】
図６に示すように、製造装置は、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄの全体を低保磁力部２６に相当する保磁力を有する磁性体で低保磁力磁石を製造する（ステップＳ１）。例えば、磁性体は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石である。
【００７９】
磁性体の保磁力は、励磁コイル３７がロータ２０を回転させるために発生する励磁磁界では減磁されない程度であることが好ましい。また、磁性体の保磁力は、励磁コイル３７が上述した励磁磁界よりも大きな磁界である減磁磁界または着磁磁界を加えると、減磁または着磁可能な程度であることが好ましい。
【００８０】
次に、製造装置は、ステップＳ１で製造した磁性体に対し、粒界拡散処理を行う（ステップＳ２）。例えば、製造装置は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の磁性体の所定の表面に、希土類元素であるＤｙ又はＴｂの少なくとも１種を拡散させる。そして、粒界拡散処理は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の磁性体の粒界に、希土類元素であるＤｙ又はＴｂの少なくとも１種を導入する。
【００８１】
これにより、磁性体は、１つの磁性体内でＤｙ又はＴｂの少なくとも１種が拡散している領域と、Ｄｙ又はＴｂの少なくとも１種が拡散していない領域とが形成される。Ｄｙ又はＴｂの少なくとも１種が拡散している領域では、Ｄｙ又はＴｂがＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の粒界内に拡散することにより、保磁力を向上することができる。その結果、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄには、相対的に保磁力が異なる低保磁力部２６と高保磁力部２７とが形成される。
【００８２】
このため、マグネット２３は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせたマグネットに比較して部品点数を下げ、加工費用及び管理コストを低減することができる。また、マグネット２３は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせたマグネットに比較して磁石の単位体積あたりの質量を向上させ、磁石の単価を低減することができる。その結果、本実施形態のブラシレスモータ１０は、コストを低減することができる。
【００８３】
また、本実施形態のブラシレスモータ１０は、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石とを組み合わせてマグネットを構成する従来の電動機に比較して、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石との間に生じる橋絡部分を減らすことができる。低保磁力部２６と高保磁力部２７とが一体としてロータヨーク２２に埋め込まれることで、低保磁力部２６と高保磁力部２７との間に生じる橋絡部分からの磁石磁束の漏れを抑制し、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄの磁束を有効に利用することができる。
【００８４】
高保磁力部２７の保磁力は、励磁コイル３７が低保磁力部２６を減磁または着磁可能な程度の磁界を発生させても高保磁力部２７の磁束量が変化しない程度に、高められることが好ましい。
【００８５】
次に、製造装置は、ステップＳ２で粒界拡散処理した磁性体であるセグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄに対し、低保磁力部２６が高保磁力部２７よりもロータヨーク２２の外周側となるようにマグネット収容孔２４に収容し、ロータヨーク２２への配置を行う（ステップＳ３）。
【００８６】
製造装置は、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄは、着磁をした上で、マグネット収容孔２４に収容してもよい。あるいは、製造装置は、未着磁の状態のセグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄをマグネット収容孔２４に収容したのち、着磁をしてもよい。
【００８７】
以上説明したように、実施形態１のブラシレスモータ１０は、永久磁石をロータヨーク２２に埋め込む永久磁石回転電動機である。このブラシレスモータ１０は、ロータヨーク２２と、相対的に保磁力が異なる低保磁力部２６と高保磁力部２７とを含むマグネット２３と、ロータヨーク２２の外側にギャップＬｇを有して環状に配置されるステータコア３１と、ステータコア３１を励磁し、かつ低保磁力部２６の磁束量を変化させるための磁界を発生させる励磁コイル３７と、を含む。マグネット２３は、低保磁力部２６が高保磁力部２７よりもロータヨーク２２のギャップＬｇ側となるようにロータヨーク２２に埋め込まれる。
【００８８】
上述したＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０を制御する制御手段となる。ＥＣＵ９０は、ドライブ回路を介して励磁コイル３７を通電することができる。つまり、上述したブラシレスモータ１０とＥＣＵ９０とにより、電動機制御装置が構成される。通電された励磁コイル３７は、磁界を発生する。ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７に磁界を発生させステータコア３１を励磁することができる。また、ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７にパルス波形状の通電を行い低保磁力部２６の磁束量を減磁させる減磁磁界を発生させることができる。あるいは、ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７にパルス波形状の通電を行い低保磁力部２６の磁束量を増加させる着磁磁界を発生させることができる。
【００８９】
実施形態１のブラシレスモータ１０は、低保磁力部２６の磁束量を変化することができるため、マグネット２３が埋め込まれたロータヨーク２２からステータコア３１へ鎖交する磁束量を可変することができる。これにより、励磁コイル３７に作用する磁束量を変化させたことで、励磁コイル３７に生じる誘起電圧を変化させることができる。誘起電圧の変化により、ブラシレスモータ１０は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を変化させることができる。このため、ブラシレスモータ１０は、高回転領域と低回転領域とで低保磁力部の磁束量を変化させ、所望の回転数とトルクとを得ることができる。
【００９０】
上述したブラシレスモータ１０は、補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング用電動機である。このため、ブラシレスモータ１０は、操舵者が受ける操舵のフィーリングに影響を与えることを抑制する必要がある。例えば、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両が直進する場合、上述したＥＣＵ９０は、操舵者から与えられる力に補助操舵力を加える必要がないとする場合がある。補助操舵トルクが不要であるため、ブラシレスモータ１０は、励磁コイル３７が通電されていない状態となる。
【００９１】
この場合でも、ステアリングホイール８１が直進状態に戻る方向の力（セルフアライニングトルク）が出力軸８２ｂから操舵力アシスト機構８３へ作用する。このため、ブラシレスモータ１０は、電力が供給されていない状態で、ロータ２０が回転する。電力が供給されていない状態でロータ２０が回転すると、ロータ２０は、回転を阻害される方向にステータ３０からロストルクを受ける。このロストルクは、操舵者が受ける操舵のフィーリングに影響を与えるため、小さい方が好ましい。
【００９２】
図７は、実施形態１のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。図７に示すように、ＥＣＵ９０は、アシスト指令が有る場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１５へ進める。ＥＣＵ９０は、アシスト指令がない場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）、処理をステップＳ１２へ進める。
【００９３】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ１２において、上述した低保磁力部２６の磁束量を減じるよう、励磁コイル３７が減磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、減磁磁界の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ１２）。減磁磁界は、高保磁力部２７の磁束量を減じず、低保磁力部２６の磁束量を減じるような磁界であることが好ましい。
【００９４】
図５に示すように一対のセグメント磁石２３Ａとセグメント磁石２３Ｂと（セグメント磁石２３Ｃとセグメント磁石２３Ｄと）は、マグネット収容孔２４に収容され、中心軸Ｚｒからみてロータヨーク２２の外周に広がるＶ字状に配列されている。励磁コイル３７は、低保磁力部２６の極性の逆向きに、低保磁力部２６の保磁力を超えた減磁磁界を形成する。
【００９５】
また、低保磁力部２６が高保磁力部２７よりもロータヨーク２２の外周側となっている。このため、励磁コイル３７は、減磁磁界を高保磁力部２７よりも低保磁力部２６により作用させることができる。その結果、減磁磁界を発生させるために、励磁コイル３７へ供給される電力量を抑制することができる。
【００９６】
次に、ＥＣＵ９０は、アシスト指令がない場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、ブラシレスモータ１０は、電力が供給されていない状態とし、アシスト指令の待機状態となる。そして、ステアリングホイール８１が直進状態に戻る方向の力（セルフアライニングトルク）が出力軸８２ｂから操舵力アシスト機構８３へ作用する。
【００９７】
例えば、図５に示す低保磁力部２６の磁束量を減じると、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄは、ステータコア３１へ影響を与える磁束量を低減できる。そして、ロータヨーク２２の閉磁路での磁束量が小さくなると、ロストルクの要因となるロータヨーク２２のヒステリシス損を低減することができる。
【００９８】
このため、ブラシレスモータ１０は、電力が供給されていない状態で、ロータ２０が回転しても、ロータ２０が回転を阻害される方向にステータ３０から受けるロストルクを低減することができる。その結果、操舵者が受ける操舵のフィーリングに与える影響を抑制することができる。
【００９９】
また、図５に示す低保磁力部２６の磁束量を減じると、フラックスバリア２５近傍の磁束量を減じることができる。その結果、ロータヨーク２２の外周に生じていた磁気的凸部と磁気的凹部との磁束量の差が抑制され、ロストルクのリップルを低減することができる。そして、電動パワーステアリング装置８０は、操舵者が受ける操舵のフィーリングに与える影響を抑制することができる。
【０１００】
次に、ＥＣＵ９０は、アシスト指令が有る場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１４へ進める。ブラシレスモータ１０は、低保磁力部２６の磁束量が低減されている状態で、ブラシレスモータ１０へ電力を供給すると、ロータ２０の起動トルクが小さくなるおそれがある。
【０１０１】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ１２において、上述した低保磁力部２６の磁束量を増加するよう、励磁コイル３７が着磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、着磁磁界の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ１４）。
【０１０２】
図５に示すように一対のセグメント磁石２３Ａとセグメント磁石２３Ｂと（セグメント磁石２３Ｃとセグメント磁石２３Ｄと）は、マグネット収容孔２４に収容され、中心軸Ｚｒからみてロータヨーク２２のギャップＬｇ側に広がるＶ字状に配列されている。励磁コイル３７は、図５に示す低保磁力部２６の極性の向きに、低保磁力部２６の保磁力を超えた着磁磁界を形成する。
【０１０３】
また、低保磁力部２６が高保磁力部２７よりもロータヨーク２２のギャップＬｇ側となっている。このため、励磁コイル３７は、着磁磁界を高保磁力部２７よりも低保磁力部２６により作用させることができる。その結果、着磁磁界を発生させるために、励磁コイル３７へ供給される電力量を抑制することができる。
【０１０４】
次に、ＥＣＵ９０は、処理をステップＳ１５へ進める。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する（ステップＳ１５）。これにより、ブラシレスモータ１０は、作り出した補助操舵トルクを減速装置９２に伝える。
【０１０５】
以上説明したように、制御手段であるＥＣＵ９０は、ステータコア３１を励磁しない状態でロータヨーク２２が外力により回転する場合、低保磁力部２６の磁束量を低減させる減磁の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する。
【０１０６】
例えば、低保磁力部２６の磁束量を低減した状態では、マグネット２３が埋め込まれたロータヨーク２２からステータコア３１へ鎖交する磁束量が小さくなる。このため、ステータコア３１で生じる磁区が向きを変えるときのヒステリシス損が緩和される。ヒステリシス損は、ブラシレスモータ１０が空回りした場合のロストルクの増加の要因となる。つまり、上記構成により、電動パワーステアリング装置８０は、励磁コイル３７に通電されていない状態で、ロータ２０が回転させられる場合において、ロータ２０の回転に対する摩擦力を小さくすることができる。その結果、実施形態１の電動パワーステアリング装置８０は、ブラシレスモータ１０が空回りした場合のロストルクの増加を抑制することができる。
【０１０７】
（実施形態２）
図８は、実施形態２のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。実施形態２のブラシレスモータ１０は、ロータ２０の回転数に応じて、ＥＣＵ９０が減磁磁界を制御する。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０８】
図８に示すように、上述したＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する第１の励磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ２１）。
【０１０９】
図９は、実施形態２のブラシレスモータの回転数とトルクとの関係を示す説明図である。図９では、横軸にロータ２０の回転数、縦軸にロータ２０のトルクをとり、低保磁力部２６が磁化されているトルク回転数曲線Ｔｎ１と、低保磁力部２６が減磁されているトルク回転数曲線Ｔｎ２と、が例示されている。例えば、トルク回転数曲線Ｔｎ１とトルク回転数曲線Ｔｎ２との交点の回転数を閾値Ｐとし、閾値Ｐより低回転の領域をＭＮ、閾値Ｐ以上の高回転の領域をＮＦとする。
【０１１０】
上述したステップＳ２１では、低保磁力部２６が磁化されている状態である。このため、トルク回転数曲線Ｔｎ１に示すように回転数が上昇してくると、ロータ２０の回転により励磁コイル３７に生じる誘起電圧と電源電圧とが釣り合い回転数の上限に達してしまう。そこで、ＥＣＵ９０は、レゾルバ１４からのロータ２０の回転位置の検出情報に基づいて、回転数を演算し、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数以上であるかどうかを監視する。
【０１１１】
ＥＣＵ９０は、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数よりも低回転数で回転する場合（ステップＳ２２、Ｎｏ）、処理をステップＳ２１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数以上の高回転数で回転する場合（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２３へ進める。
【０１１２】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ２３において、上述した低保磁力部２６の磁束量を減じるよう、励磁コイル３７が減磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、減磁磁界の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ２３）。減磁磁界は、高保磁力部２７の磁束量を減じず、低保磁力部２６の磁束量を減じるような磁界であることが好ましい。
【０１１３】
次に、ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する第２の励磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ２４）。
【０１１４】
図９に示すように、低保磁力部２６の磁束量を減じると、ロータ２０は、トルク回転数曲線Ｔｎ２の挙動を示すようになる。このため、誘起電圧が電源電圧の上限に達してしまうおそれが抑制され、出力であるトルクが大幅に低下するおそれを低減することができる。次に、ＥＣＵ９０は、レゾルバ１４からのロータ２０の回転位置の検出情報に基づいて、回転数を演算し、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数以上であるかどうかを監視する。
【０１１５】
ＥＣＵ９０は、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数以上の高回転数で回転する場合（ステップＳ２５、Ｎｏ）、処理をステップＳ２３へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、ロータ２０が図９に示す所定の閾値Ｐの回転数よりも低回転数で回転する場合（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２５へ進める。
【０１１６】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ２６において、上述した低保磁力部２６の磁束量を増加するよう、励磁コイル３７が着磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、着磁磁界の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ２６）。
【０１１７】
次に、ＥＣＵ９０は、処理をステップＳ２７へ進める。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する第３の励磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ２７）。図９に示すように、低保磁力部２６の磁束量を増加すると、ロータ２０は、トルク回転数曲線Ｔｎ１の挙動を示すようになる。これにより、ブラシレスモータ１０は、作り出した補助操舵トルクを減速装置９２に伝える。
【０１１８】
以上説明したように制御手段であるＥＣＵ９０は、励磁コイル３７の誘起電圧が電源電圧の上限に達しないように定められたブラシレスモータ１０の回転数の閾値Ｐ以上となる場合、低保磁力部２６の磁束量を低減させる減磁の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する。
【０１１９】
上記構成により、マグネット２３が埋め込まれたロータヨーク２２からステータコア３１へ鎖交する磁束量を抑制し、励磁コイル３７に作用する磁束量が小さくなる。このため、励磁コイル３７に作用する磁束量が低下した分、誘起電圧の増加の余裕が生じる。上述したブラシレスモータ１０のような永久磁石回転電動機では、ロータ２０の回転数に比例して誘起電圧は増加する。そこで、ブラシレスモータ１０は、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を増加させることができる。その結果、実施形態２の電動パワーステアリング装置８０は、高回転領域において誘起電圧が電源電圧に達してしまうおそれを抑制し、ロータの可変速領域を拡大することができる。
【０１２０】
（実施形態３）
図１０は、実施形態３のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。実施形態３のブラシレスモータ１０は、ロータ２０の回転方向の変化に応じて、ＥＣＵ９０が減磁磁界を制御する。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１２１】
図１０に示すように、上述したＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、順方向の励磁磁界を制御する（ステップＳ３１）。
【０１２２】
また、ステアリングシャフト８２の回転方向に応じて、ステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助する補助操舵トルクの方向を逆転させる必要がある場合がある。ＥＣＵ９０は、アシスト指令におけるロータ２０の回転方向が順方向である、つまり逆方向ではない場合（ステップＳ３２、Ｎｏ）、処理をステップＳ３１へ戻し、順方向の励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、アシスト指令におけるロータ２０の回転方向が逆方向である場合（ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３３へ進める。
【０１２３】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ３３において、上述した低保磁力部２６の磁束量を減じるよう、励磁コイル３７が減磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、減磁磁界の制御を行う（ステップＳ３３）。減磁磁界は、高保磁力部２７の磁束量を減じず、低保磁力部２６の磁束量を減じるような磁界であることが好ましい。
【０１２４】
低保磁力部２６の磁束量を減じているため、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄは、ステータコア３１へ影響を与える磁束量を低減できる。そして、励磁コイル３７に生じる逆起電圧が小さくなり、励磁コイル３７がロータ２０に与える電磁ブレーキのショックが低減する。その結果、操舵者が受ける操舵のフィーリングに与える影響を抑制することができる。次に、ＥＣＵ９０は、処理をステップＳ３４に進める。
【０１２５】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ３４において、上述した低保磁力部２６の磁束量を増加するよう、励磁コイル３７が着磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、着磁磁界の制御を行う（ステップＳ３４）。
【０１２６】
次に、ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、逆方向の励磁磁界を制御する（ステップＳ３５）。これにより、ブラシレスモータ１０は、作り出した補助操舵トルクを減速装置９２に伝える。実施形態３のブラシレスモータ１０は、ロータ２０の回転方向が順方向から逆方向へ変化する場合に応じて、ＥＣＵ９０が減磁磁界を制御する例について説明している。実施形態３のブラシレスモータ１０は、ロータ２０の回転方向が逆方向から順方向へ変化する場合に応じて、ＥＣＵ９０が減磁磁界を制御することもできる。
【０１２７】
上述したように制御手段であるＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０を逆回転させる前に、低保磁力部２６の磁束量を低減させる減磁の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する。
【０１２８】
ブラシレスモータ１０を逆回転させる場合、瞬時に誘起電圧（逆起電圧）がモータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれがある。上記構成により、励磁コイル３７に作用する磁束量が低下した分、誘起電圧を低減できるので、誘起電圧（逆起電圧）が低下し、モータのドライブ回路に印加され、ドライブ回路に負荷を生じさせるおそれを低減する。
【０１２９】
また、ブラシレスモータ１０を逆回転させる場合、ロータ２０に逆作動トルクを生じさせるおそれがあるため、操舵者が受ける操舵のフィーリングに影響を与えるおそれもある。上記構成により、励磁コイル３７に作用する磁束量が低下した分、誘起電圧を低減できるので、誘起電圧（逆起電圧）が低下し、ロータ２０に逆作動トルクを低減する。その結果、操舵者が受ける操舵のフィーリングに影響を与えるおそれを抑制することができる。
【０１３０】
（実施形態４）
図１１は、実施形態４のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。実施形態４のブラシレスモータ１０は、定期的にＥＣＵ９０が着磁磁界を制御する。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３１】
図１１に示すように、上述したＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する（ステップＳ４１）。
【０１３２】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ４１における経過時間を計測しており、経過時間が一定時間に達していない場合（ステップＳ４２、Ｎｏ）、処理をステップＳ４１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、経過時間が一定時間に達した場合（ステップＳ４２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４３へ進める。
【０１３３】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ４３において、上述した低保磁力部２６の磁束量を増加するよう、励磁コイル３７が着磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、着磁磁界の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ４３）。これにより、相対的に保磁力の低い低保磁力部２６の保磁力が意図しない減磁をするおそれを低減することができる。
【０１３４】
ＥＣＵ９０は、処理を終了しない場合（ステップＳ４４、Ｎｏ）、処理をステップＳ４１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、処理を終了する場合（ステップＳ４４、Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１３５】
上述したように、制御手段であるＥＣＵ９０は、定期的に、低保磁力部２６の磁束量を増加させる着磁の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する。
【０１３６】
上記構成により、電動パワーステアリング装置８０は、意図しない低保磁力部２６の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動パワーステアリング装置８０は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【０１３７】
（実施形態５）
図１２は、実施形態５のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。実施形態５のブラシレスモータ１０は、低保磁力部２６の保磁力が意図しない減磁をする場合にＥＣＵ９０が着磁磁界を制御する。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３８】
図１２に示すように、上述したＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する（ステップＳ５１）。
【０１３９】
ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７の誘起電圧を計測しており、所定の誘起電圧に達しており、低保磁力部２６の保磁力が意図しない減磁をしていない場合（ステップＳ５２、Ｎｏ）、処理をステップＳ５１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７の誘起電圧が所定の誘起電圧に達しておらず、低保磁力部２６の保磁力が意図しない減磁をしている場合（ステップＳ５２、Ｙｅｓ）、つまり、ＥＣＵ９０は、低保磁力部２６の磁束量を低減させる減磁の制御を行っていないときに保磁力部２６が減磁している場合、処理をステップＳ５３へ進める。
【０１４０】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ５３において、上述した低保磁力部２６の磁束量を増加するよう、励磁コイル３７が着磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、着磁磁界の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ５３）。これにより、相対的に保磁力の低い低保磁力部２６の保磁力が意図しない減磁をするおそれを低減することができる。
【０１４１】
ＥＣＵ９０は、処理を終了しない場合（ステップＳ５４、Ｎｏ）、処理をステップＳ５１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、処理を終了する場合（ステップＳ５４、Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１４２】
上述したように、制御手段であるＥＣＵ９０は、制御手段は、低保磁力部２６が意図せず減磁していると判断する場合、低保磁力部２６の磁束量を増加させる着磁の制御を行う着磁磁界制御ステップを実行する。
【０１４３】
上記構成により、電動パワーステアリング装置８０は、意図しない低保磁力部２６の減磁による磁束量の不足のおそれを抑制することができる。このため、電動パワーステアリング装置８０は、いわゆる低速回転領域でトルクが必要な場合の駆動の信頼性を高めることができる。
【０１４４】
（実施形態６）
図１３は、実施形態６のブラシレスモータの制御ステップを説明するためのフローチャートである。実施形態６のブラシレスモータ１０は、励磁コイル３７のショートが生じているおそれがある場合にＥＣＵ９０が減磁磁界を制御する。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１４５】
図１３に示すように、上述したＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する第１の励磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ６１）。
【０１４６】
ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７の抵抗値を計測しており、所定範囲の抵抗値であって、励磁コイル３７のショートのおそれがない場合（ステップＳ６２、Ｎｏ）、処理をステップＳ６１へ戻し、励磁磁界の制御を継続する。ＥＣＵ９０は、励磁コイル３７の抵抗値が所定範囲の抵抗値ではなく、励磁コイル３７のショートのおそれがある場合（ステップＳ６２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ６３へ進める。
【０１４７】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ３３において、上述した低保磁力部２６の磁束量を減じるよう、励磁コイル３７が減磁磁界を発生するようにブラシレスモータ１０へ電力を供給する。これにより、ＥＣＵ９０は、減磁磁界の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ６３）。減磁磁界は、高保磁力部２７の磁束量を減じず、低保磁力部２６の磁束量を減じるような磁界であることが好ましい。
【０１４８】
低保磁力部２６の磁束量を減じているため、セグメント磁石２３Ａ、セグメント磁石２３Ｂ、セグメント磁石２３Ｃ及びセグメント磁石２３Ｄは、ステータコア３１へ影響を与える磁束量を低減できる。そして、励磁コイル３７に生じる逆起電圧が小さくなり、励磁コイル３７がロータ２０に与える電磁ブレーキのショックが低減する。その結果、操舵者が受ける操舵のフィーリングに与える影響を抑制することができる。次に、ＥＣＵ９０は、処理をステップＳ６４及びステップＳ６５に進める。
【０１４９】
ＥＣＵ９０は、ステップＳ６４において、操舵者へ表示又は警告音等で励磁コイル３７のショートのおそれがあることを警告する。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０へ供給する電力値を調節する。調節された電力が供給された励磁コイル３７が励磁磁界を発生し、ＥＣＵ９０は、励磁磁界を制御する第２の励磁磁界制御ステップを実行する（ステップＳ６５）。
【０１５０】
上述したように制御手段であるＥＣＵ９０は、励磁コイル３７のショート時に、低保磁力部２６の磁束量を低減させる減磁の制御を行う減磁磁界制御ステップを実行する。
【０１５１】
上記構成により、電動パワーステアリング装置８０は、励磁コイル３７のショートの影響を抑制した状態で、ブラシレスモータ１０の駆動を継続することができる。このため、励磁コイル３７のショートの影響を抑制するためのリレー回路が不要となり、電動パワーステアリング装置８０は、製造コストを低減することができる。また、リレー回路がある場合、電動パワーステアリング装置８０は、リレー回路の動作中無通電状態でも、ショートコイルに鎖交するマグネットの磁束量を低減することができる。このため、電動パワーステアリング装置８０は、電磁ブレーキトルクが低減し、外力によりブラシレスモータ１０を回転させることができる。
【０１５２】
以上のように、本実施形態の電動パワーステアリング装置の電動機制御装置は、コラムアシスト方式を例にして説明しているが、ピニオンアシスト方式及びラックアシスト方式についても適用することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０  ブラシレスモータ
１１  ハウジング
１１ａ  筒状ハウジング
１１ｂ  フロントブラケット
１１ｃ  底部
１１ｄ  内周面
１２、１３  軸受
１４  レゾルバ
１４ａ  レゾルバロータ
１４ｂ  レゾルバステータ
１５  端子台
２０  ロータ
２１  シャフト
２２  ロータヨーク
２３  マグネット
３０  ステータ
３１  ステータコア
３２  分割コア
３３  バックヨーク
３４  ティース
３７  励磁コイル
３７ａ  インシュレータ
８０  電動パワーステアリング装置
８１  ステアリングホイール
８２  ステアリングシャフト
８２ａ  入力軸
８２ｂ  出力軸
８３  操舵力アシスト機構
８４、８６  ユニバーサルジョイント
８５  ロアシャフト
８７  ピニオンシャフト
８８  ステアリングギヤ
８８ａ  ピニオン
８８ｂ  ラック
８９  タイロッド
９０  ＥＣＵ
９１ａ  トルクセンサ
９１ｂ  車速センサ
９２  減速装置
９３  減速装置ハウジング
９４  ウォーム
９４ａ  ウォーム歯
９５ａ、９５ｂ  玉軸受
９６  ウォームホイール
９６ａ  ウォームホイール歯
９７  ホルダ
９８  イグニッションスイッチ
９９  電源装置
Ｚｒ  中心軸
【図１】
0005990890.tif 000002
【図２】
0005990890.tif 000003
【図３】
0005990890.tif 000004
【図４】
0005990890.tif 000005
【図５】
0005990890.tif 000006
【図６】
0005990890.tif 000007
【図７】
0005990890.tif 000008
【図８】
0005990890.tif 000009
【図９】
0005990890.tif 000010
【図１０】
0005990890.tif 000011
【図１１】
0005990890.tif 000012
【図１２】
0005990890.tif 000013
【図１３】
0005990890.tif 000014