(57)【要約】【課題】  高性能で信頼性の高い電動パワーステアリングシステムを提供する。【解決手段】  上記課題は、薄板帯状の正極板２１と薄板帯状の負極板２０との間に帯状のセパレータ２２を介在させたものを捲回して形成した極板群が電解液に浸漬されてなる捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源とし、ステータコイル１１４に多相の交流電力を導くケーブル１６２とステータコイル１１４とを電気的に接続する結線リング１１６に板状導体を用いたモータを電動パワーステアリング用モータ１００とすることにより解決できる。【選択図】図２３
2006187130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板帯状の正極板と薄板帯状の負極板との間に帯状のセパレータを介在させたものを捲回して形成した極板群が電解液に浸漬された鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給している
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項３】
薄板帯状の正極板と薄板帯状の負極板との間に帯状のセパレータを介在させたものを捲回して形成した極板群が電解液に浸漬された鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項４】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を構成する正極板の面積が１５００〜１５０００
cm2 、電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の正極板の単位体積当りの面積が１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3である鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給している
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項５】
請求項４に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項６】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を構成する正極板の面積が１５００〜１５０００
cm2 、電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の正極板の単位体積当りの面積が１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3である鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項７】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を備えていると共に、少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給している
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項８】
請求項７に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項９】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を備えていると共に、少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池を電源とし、この電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換する電力変換装置から多相の交流電力の供給を受けて、操舵用の電動力を出力する電動パワーステアリング用モータにおいて、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１０】
薄板帯状の正極板と薄板帯状の負極板との間に帯状のセパレータを介在させたものを捲回して形成した極板群が電解液に浸漬された鉛電池を電源として操舵用の電動力を出力するモータに、電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換して出力し、そのモータを駆動する電動パワーステアリング用インバータ装置において、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを有し、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用インバータ装置。
【請求項１１】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を構成する正極板の面積が１５００〜１５０００
cm2 、電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の正極板の単位体積当りの面積が１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3である鉛電池を電源として操舵用の電動力を出力するモータに、電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換して出力し、そのモータを駆動する電動パワーステアリング用インバータ装置において、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを有し、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用インバータ装置。
【請求項１２】
電解液に浸漬された渦巻状の極板群を備えていると共に、少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池を電源として操舵用の電動力を出力するモータに、電源から得られた直流電力を多相の交流電力に変換して出力し、そのモータを駆動する電動パワーステアリング用インバータ装置において、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを有し、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用インバータ装置。
【請求項１３】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給しており、
前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は、
薄板帯状に形成された正極板と、
薄板帯状に形成された負極板と、
前記正極板と前記負極板との間に設けられた帯状のセパレータとを備えていると共に、
渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１７】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されており、  前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は、
薄板帯状に形成された正極板と、
薄板帯状に形成された負極板と、
前記正極板と前記負極板との間に設けられた帯状のセパレータとを備えていると共に、
渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項１９】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給しており、
前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものであり、
前記極板群を構成する正極板の面積は１５００〜１５０００cm2であり、
電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の前記正極板の単位体積当りの面積は１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3  である
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２１】
請求項１９に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２３】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されており、
前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものであり、
前記極板群を構成する正極板の面積は１５００〜１５０００cm2であり、
電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の前記正極板の単位体積当りの面積は１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3である
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２５】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線の線材端部が、前記ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して相毎に結線部材で電気的に接続されており、
前記結線部材は、
前記複数の相巻線の線材端部に接合されて、前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、
多相の交流電力を前記ステータコイルに導くためのケーブルと前記ステータコイルとを電気的に接続し、前記ケーブルから供給された多相の交流電力を前記ステータコイルの対応する前記相巻線に供給しており、
前記直流電源は、
少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータコイルは、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２９】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記モータは、
ステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータとを備えており、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、
前記ステータコイルは、
線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線から構成されたものであって、
前記複数の相巻線を相毎に電気的に接続してなる複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されることにより構成されており、
前記直流電源は、
少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項３１】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されており、
前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は、
薄板帯状に形成された正極板と、
薄板帯状に形成された負極板と、
前記正極板と前記負極板との間に設けられた帯状のセパレータとを備えていると共に、
渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項３２】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されており、
前記直流電源は、
鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものであり、
前記極板群を構成する正極板の面積は１５００〜１５０００cm2であり、
電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の前記正極板の単位体積当りの面積は１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3である
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項３３】
電動パワーステアリングシステムにおいて、
直流電源と、
該直流電源から供給された直流電力を多相の交流電力に変換するインバータ装置と、
該インバータ装置から多相の交流電力の供給を受けて操舵用の電動力をステアリング装置に出力するモータとを有し、
前記インバータ装置は、
半導体スイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
該パワーモジュールに電気的に接続された制御モジュールと、
前記パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールとを備えており、
前記パワーモジュールは、
前記半導体スイッチング素子によって構成された変換回路を備えていると共に、
電源側から供給された直流電力を前記変換回路で多相の交流電力に変換してモータ側に出力しており、
前記制御モジュールは、前記半導体スイッチング素子を動作させるための制御信号を前記パワーモジュールに供給して前記変換回路の動作を制御しており、
前記導体モジュールは、
前記変換回路に電気的に接続された板状導体と、
該板状導体に電気的に接続された回路部品とを備えており、
前記板状導体は、電源側から供給された直流電力を前記変換回路に導く回路を形成しており、
前記回路部品には、少なくともフィルタ及びコンデンサが含まれており、
前記フィルタ及び前記コンデンサを含む前記回路部品は、
前記板状導体との接続用の端子を備えていると共に、
前記端子が前記板状導体に溶接で接合されることにより、前記板状導体に電気的に接続されており、
前記直流電源は、
少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に出力された場合であっても、１２ｖよりも大きな電圧を出力できるように構成された鉛電池であって、
極板群が電解液に浸漬された単電池を備えており、
前記極板群は渦巻状に捲回されたものである
ことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捲回式鉛電池を電源とする電動パワーステアリングシステム及びそれに用いられるモータとインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリングシステムに関する背景技術としては、例えば特許文献１乃至３に記載されたものが知られている。特許文献１及び２には、三相交流電力で駆動される電動パワーステアリング用モータが記載されている。特許文献３には、三相交流電力で駆動されるモータとそれを制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリングシステムが記載されている。
【０００３】
また、捲回式鉛電池に関する背景技術としては、例えば特許文献４及び５に記載されたものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７５３２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０２５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２６７２３３号公報
【特許文献４】特開２００４−１７８８３１号公報
【特許文献５】特開２００４−２０７１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電動パワーステアリングシステムとしては、１４ｖ系車載電源を構成する鉛電池を電源とし、この電源から得られる直流電力をインバータ装置で交流電力に変換し、この交流電力で交流モータを駆動して、操舵用の電動力を得る交流駆動方式が主流になりつつある。
【０００６】
その一方で、電動パワーステアリングシステムには、軽量車から重量車まで幅広く適用できるように、高出力化が要求されている。これまで、操舵力をモータから直接出力するタイプのものは比較的小型な軽量車に用いられ、比較的大型な重量車には油圧タイプのものが用いられていた。しかし、油圧タイプのものは大型で構造が複雑であると共に、操舵力をモータから直接出力するタイプのものよりも高価である。このため、電動パワーステアリングシステムには、従来の油圧タイプのものと同等或いはそれに近い操舵力をモータから直接出力できるように、高出力化が要求されている。
【０００７】
しかしながら、自動車に一般的に搭載された鉛電池、すなわち前述した１４ｖ系車載電源を構成する鉛電池であって、正極板と、負極板と、それらの間に設けられたセパレータとを何層にも積層した極板群が電解液に浸された鉛電池を電源とする電動パワーステアリングシステムでは、鉛電池の性能上、従来の油圧タイプのものと同等或いはそれに近い操舵力をモータから出力させるために必要な電力を電源から得ることができない。高出力化のためには電源の大容量化が必要である。
【０００８】
また、電動パワーステアリングシステムでは、車両が停止している状態でハンドル操作をした時或いは車両が非常にゆっくり走行している状態でハンドル操作をした時に、比較的大きな操舵力を発生させる必要がある。この時、電動パワーステアリングシステムには瞬時的に大きな電流が流れる。
【０００９】
しかしながら、前述した鉛電池を電源とする電動パワーステアリングシステムでは、瞬時的に流れる電流が大きくなり過ぎると、鉛電池の容量が、車両走行中における鉛電池の容量よりも低下するので、電源から得られる電力が低下し、モータから出力される操舵力が、必要とされる操舵力よりも低下する。瞬時的に大きな電流が流れても必要な操舵力を出力するためには電源の大容量化が必要である。
【００１０】
他方、電動パワーステアリングシステムでは、電源の大容量化に伴って、モータ及びインバータ装置に流れる電流が、前述した鉛電池を電源とした時のモータ及びインバータ装置に流れる電流よりも大きくなる。このため、電動パワーステアリングシステムでは、電源の大容量化に伴って、モータ及びインバータ装置を大電流に対応した構造とする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電源側からアクチュエータ側に瞬時的に大きな電流が流れた場合でも、電源側からアクチュエータ側に安定的に駆動電力を供給して、システムの出力の低下を抑制することができ、しかも電源側からアクチュエータ側に瞬時的に流れる大きな電流に対するアクチュエータ側の信頼性の低下を抑制することができる電動パワーステアリングシステムを提供できる。
【００１２】
また、本発明は、システムの高出力化を図ることができ、しかも高出力化に伴う電流増加に対するアクチュエータ側の信頼性の低下を抑制することができる電動パワーステアリングシステムを提供する。
【００１３】
また、本発明は、高出力が可能な捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源として用いて、電源側から電動パワーステアリングシステムのアクチュエータ側に大きな電流を供給する場合でも、損失を低く抑えて、大きな操舵力を効率よく出力することができる電動パワーステアリング用のモータを提供する。
【００１４】
また、本発明は、高出力が可能な捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源として用いて、電源側から電動パワーステアリングシステムのアクチュエータ側に大きな電流を供給する場合でも、導体同士の電気的な接続部の信頼性を確保することができる電動パワーステアリング用のインバータ装置を提供する。
【００１５】
本発明の特徴は、以下に示す捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源とし、以下に示すモータ或いはインバータ装置を電動パワーステアリング用のモータ或いはインバータ装置としたことにある。
【００１６】
捲回式鉛電池は、薄板帯状の正極板と薄板帯状の負極板との間に帯状のセパレータを介在させたものを捲回して形成した極板群が電解液に浸漬されたものである。板極群を構成する正極板の面積は１５００〜１５０００cm2 である。また、電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合の正極板の単位体積当りの面積は１７００〜１７０００cm2 ／
ｄｍ3 である。この捲回式鉛電池では、電動パワーステアリングシステムのアクチュエータ側（モータ及びインバータ装置側）に少なくとも１００Ａの電流が瞬時的に流れた場合でも、１２ｖよりも大きな電圧を出力できる。
【００１７】
モータは、線材を複数の巻いて形成した複数の相巻線からステータコイルが構成されている。複数の相巻線の線材端部は、ステータコアの軸方向片側端部から軸方向外側に突出して、相毎に結線部材で電気的に接続されている。結線部材は、複数の相巻線を相毎に電気的に接続する板状導体であって、ステータコイルに多相の交流電力を導くケーブルとステータコイルとを電気的に接続して、ケーブルから供給された多相の交流電力をステータコイルの対応する相巻線に供給する。
【００１８】
また、別のモータは、複数の相巻線を相毎に電気的に接続して形成した複数の相巻線群がデルタ結線で電気的に接続されてステータコイルが構成されている。この構成は、上記モータと組み合わせてもよい。
【００１９】
インバータ装置は、パワーモジュールに電気的に接続された導体モジュールを備えている。導体モジュールは、半導体スイッチング素子で構成された変換回路に電気的に接続された板状導体を備えている。板状導体は、電源側から供給された直流電力を変換回路に導く回路を形成している。板状導体には、少なくともフィルタ及びコンデンサを含む回路部品が電気的に接続されている。回路部品は板状導体接続用の端子を備えている。回路部品の端子は板状導体に溶接で接合されている。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した本発明によれば、電源側からアクチュエータ側に瞬時的に大きな電流が流れた場合でも、電源側からアクチュエータ側に安定的に駆動電力を供給して、システムの出力の低下を抑制することができ、しかも電源側からアクチュエータ側に瞬時的に流れる大きな電流に対するアクチュエータ側の信頼性の低下を抑制することができるので、高性能で信頼性の高い電動パワーステアリングシステムを提供できる。
【００２１】
また、本発明によれば、システムの高出力化を図ることができ、しかも高出力化に伴う電流増加に対するアクチュエータ側の信頼性の低下を抑制することができるので、高性能で信頼性の高い電動パワーステアリングシステムを提供できる。
【００２２】
また、本発明によれば、高出力が可能な捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源として用いて、電源側から電動パワーステアリングシステムのアクチュエータ側に大きな電流を供給する場合でも、損失を低く抑えて、大きな操舵力を効率よく出力することができるので、高出力な電動パワーステアリングシステムに好適で信頼性の高いモータを提供できる。
【００２３】
また、本発明によれば、高出力が可能な捲回式鉛電池を電動パワーステアリングシステムの電源として用いて、電源側から電動パワーステアリングシステムのアクチュエータ側に大きな電流を供給する場合でも、導体同士の電気的な接続部の信頼性を確保することができるので、高出力な電動パワーステアリングシステムに好適で信頼性の高いインバータ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図１乃至図２３に基づいて説明する。
【００２５】
まず、図２３を用いて、本実施例の電動パワーステアリングシステムの概略構成について説明する。
【００２６】
図２３は、本実施例の電動パワーステアリングシステムのシステム構成を示す。
【００２７】
本実施例の電動パワーステアリングシステム（以下、「ＥＰＳシステム」という）はピニオン式ＥＰＳシステム（以下、「Ｐ−ＥＰＳシステム」という）であり、ステアリングギヤＳＴＧの近傍に設けられた電動パワーステアリング用モータ１００（以下、「ＥＰＳモータ１００」という）でピニオンギヤをアシストする方式のステアリングシステムである。
【００２８】
尚、ＥＰＳシステムには、コラムシャフトの近傍に設けられたＥＰＳモータでコラムシャフトをアシストするコラム式ＥＰＳシステムや、ステアリングギヤの近傍に設けられたＥＰＳモータでラックをアシストするラッククロス式ＥＰＳシステムなどがある。本実施例のＰ−ＥＰＳシステムの電源及びアクチュエータ構成はそれらのＥＰＳシステムにも適用可能である。
【００２９】
運転者がステアリングホイールＳＴＷを回転させると、その主操舵力（回転力）は、上部ステアリングシャフトＵＳＳ，上部ユニバーサルジョイントＵＵＪ，下部ステアリングシャフトＬＳＳ，下部ユニバーサルジョイントＬＵＪを介してステアリングギヤＳＴＧに伝達される。また、ステアリングギヤＳＴＧには、ＥＰＳモータ１００から出力された補助操舵力（回転力）が伝達される。
【００３０】
ステアリングギヤＳＴＧは、入力された主操舵力（回転力）と補助操舵力（回転力）とを直線の往復力に変換して左右のタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達する機構であり、ラックギヤ（図示省略）が形成されたラックシャフト（図示省略）と、ピニオンギヤ（図示省略）が形成されたピニオンシャフト（図示省略）から構成されている。ラックギヤとピニオンギヤは動力変換部ＰＴにおいて噛み合っており、ここで、回転力が直線の往復力に変換される。主操舵力は動力変換部ＰＴの入力シャフトＩＳを介してピニオンシャフトに伝達される。補助操舵力は動力変換部ＰＴＭの減速機構（図示省略）を介してピニオンシャフトに伝達される。
【００３１】
ステアリングギヤＳＴＧにおいて直線の往復力に変換された操舵力は、ラックシャフトに連結されたタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達され、タイロッドＴＲ１，ＴＲ２から左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達される。これにより、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２は舵取りされる。
【００３２】
上部ステアリングシャフトＵＳＳにはトルクセンサＴＳが設けられている。トルクセンサＴＳは、ステアリングホイールＳＴＷに与えられた操舵力（回転トルク）を検出するためのものである。
【００３３】
ＥＰＳモータ１００は制御装置２００によって制御されている。ＥＰＳモータ１００と制御装置２００はＥＰＳシステムのアクチュエータを構成している。ＥＰＳシステムは、車載用のバッテリ３００を電源としている。制御装置２００はインバータ装置であり、トルクセンサＴＳの出力に基づいて、ＥＰＳモータ１００の出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリ３００から供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、ＥＰＳモータ１００に供給している。
【００３４】
次に、図２２を用いて、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる電源及びアクチュエータの電気的な接続関係について説明する。
【００３５】
図２２は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる電源及びアクチュエータの電気的な回路構成を示す。
【００３６】
制御装置２００は、インバータ主回路（変換回路）を構成するパワーモジュール２１０と、パワーモジュール２１０のパワー半導体スイッチング素子のオン・オフ動作（スイッチング動作）を制御する制御モジュール２２０とを備えている。パワーモジュール２１０のインバータ主回路は、６つのパワー半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成した３相ブリッジ回路から構成されている。パワーモジュール２１０のインバータ主回路の入力側（直流側）にはバッテリ３００が、出力側（交流側）にはＥＰＳモータ１００のステータコイル１１４がそれぞれ電気的に接続されている。パワーモジュール２１０の６つのパワー半導体スイッチング素子のそれぞれのスイッチングを制御モジュール２２０で制御することにより、バッテリ３００から出力された直流電力は、パワーモジュール２１０のインバータ主回路において３相交流電力に変換され、ＥＰＳモータ１００のステータコイル１１４に供給される。
【００３７】
制御モジュール２２０は、パワー半導体スイッチング素子のオン・オフ動作（スイッチング動作）を制御するための制御信号を生成し、その制御信号をパワーモジュール２１０のドライバ回路（図示省略）に出力する制御部を構成している。制御モジュール２２０には、入力パラメータとして、トルクセンサＴＳによって検出されたステアリングホイールＳＴＷのトルク検出値Ｔｆ，エンコーダＥによって検出されたロータ１３０の回転速度検出値ωｆ及びレゾルバ１５６によって検出されたロータ１３０の磁極位置検出値θｍが入力される。
【００３８】
トルク検出値Ｔｆはトルク指令値Ｔｓと共にトルク制御回路２２１に入力される。トルク制御回路２２１は、トルク検出値Ｔｆとトルク指令値Ｔｓに基づいてトルク目標値Ｔｅを算出し、この算出されたトルク目標値Ｔｅの比例積分などによって電流指令値Ｉｓ及び回転角θ１を出力する。回転角θ１は回転速度検出値ωｆと共に位相シフト回路２２２に入力される。位相シフト回路２２２は、回転速度検出値ωｆに基づいてロータ１３０の回転角θａを算出し、この算出された回転角θａを回転角θ１に基づいて位相シフトして出力する。回転角θａは磁極位置検出値θｍと共に正弦波・余弦波発生回路２２３に入力される。正弦波・余弦波発生回路２２３は、回転角θａ及び磁極位置検出値θｍに基づいてステータコイル１１４の各巻線（ここでは３相）の誘起電圧を位相シフトした正弦波基本波形（駆動電流波形）値Ｉａｖを発生して出力する。尚、上記位相シフト量は零の場合でもよい。
【００３９】
正弦波基本波形（駆動電流波形）値Ｉａｖは電流指令値Ｉｓと共に２相−３相変換回路２２４に入力される。２相−３相変換回路２２４は、正弦波基本波形（駆動電流波形）値Ｉａｖ及び電流指令Ｉｓに基づいて、各相に対応した電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。制御モジュール２２０は各相個別に電流制御系２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを備えている。各相の電流制御系２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃには、対応する相の電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと、対応する相の電流検出値Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃが入力される。電流検出値Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃは電流検出器ＣＴによって検出されたものであり、パワーモジュール２１０の変換回路から各相のステータコイル１１４に供給された相電流である。各相の電流制御系２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃは、対応する相の電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと、対応する相の電流検出値Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃに基づいて、対応する相のパワー半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御するための制御信号を出力する。各相の制御信号は、パワーモジュール２１０の対応する相のドライバ回路（図示省略）に入力される。
【００４０】
パワーモジュール２１０の各相のドライバ回路（図示省略）は、対応する相の制御信号に基づいて、対応する相のパワー半導体スイッチング素子のスイッチング動作させるための駆動信号を出力する。各相の駆動信号は、対応する相のパワー半導体スイッチング素子に入力される。パワー半導体スイッチング素子がスイッチング動作すると、ＥＰＳモータ１００のステータコイル１１４には、バッテリ３００から供給された直流電力が交流電力に変換されて供給される。この時、ステータコイル１１４に供給される各相電流の合成電流は、界磁磁束に直角或いは位相シフトした位置に常に形成される。これにより、ＥＰＳモータ１００はロータ１３０の回転位置に応じた回転磁界を発生し、ロータ１３０が回転する。
【００４１】
次に、図１乃至図６を用いて、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる電源について詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本実施例のＥＰＳシステムの電源として用いられる鉛蓄電池の単電池の内部構成を示す。図２は、図１の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す。
【００４３】
本実施例では、鉛蓄電池として捲回式鉛蓄電池を用いている。本実施例の捲回式鉛蓄電池の単電池は、次のように製造される。これにより、図１に示す構成の単電池４０を得ることができる。
【００４４】
負極板２０と正極板２１を、厚さ０.３５mm のセパレータ２２を介して円形渦巻状に捲回し、温度４５℃，湿度９３％中に１６時間放置して熟成させた後、温度１１０℃で１時間放置して乾燥させる。しかる後、同極性の１０本の極板耳２３同士をストラップ２４で連結し、それぞれの極のストラップ２４を負極端子２５と正極端子２６に溶接して捲回群を作製する。次に、その捲回群を円柱状の電槽２７内に装着し、電槽２７の上部に蓋２８を被せて溶着してから、注液孔２９より、比重１.２(２０℃) の希硫酸電解液を注液して未化成の単電池４０を作製する。そして、その単電池４０を９Ａで２０時間化成した後に、比重１.４（２０℃）の希硫酸溶液を追加して、比重１.３（２０℃）の濃度の硫酸電解液となるように調整する。最後に、安全弁３０を装着して円柱状の単電池４０を得る。
【００４５】
未化成の負極板２０は、厚さ０.２mmのＰｂに２.２重量％のＳｎを含有した合金の箔からなる負極集電体を製作し、この表裏面に負極活物質ペースト４５ｇを塗布し、これを厚さ０.８mmに成型することにより得られる。
【００４６】
ここで、負極集電体は、Ｐｂに２.２ 重量％のＳｎを含有した合金を溶製後、冷間圧延を行って得られた厚さ０.２５mmの圧延シートである。
【００４７】
負極活物質ペーストは、リグニン０.３重量％，硫酸バリウム又は硫酸ストロンチウム０.２重量％，カーボン粉末０.１重量％，残部鉛粉を混練機で約１０分混練して得た混合物に、水１２重量％加えて混練し、さらに、この混練した鉛粉に、比重１.２４で２０℃の希硫酸１３重量％を加えて混練したものである。
【００４８】
未化成の正極板２１は、厚さ０.２５mmのＰｂ−２.２Ｓｎ合金の箔からなる正極集電体を製作し、この表裏面に正極活物質ペースト４５ｇを塗布し、これを厚さ０.８mm に成型することにより得られる。
【００４９】
ここで、正極集電体は、Ｐｂに２.２ 重量％のＳｎを含有した合金を溶製後、冷間圧延を行って得られた厚さ０.２５mmの圧延シートである。
【００５０】
正極活物質ペーストは、負極活物質ペーストと同様、リグニン０.３ 重量％，硫酸バリウム又は硫酸ストロンチウム０.２重量％，カーボン粉末０.１重量％，残部鉛粉を混練機で約１０分混練して得た混合物に、水１２重量％加えて混練し、さらに、この混練した鉛粉に、比重１.２４で２０℃の希硫酸１３重量％を加えて混練したものである。
【００５１】
円柱状の単電池４０は、図２に示すように、角柱状或いは方形状（直方体状）の外装容器４５内に収納されている。外装容器４５の上面からは、正極端子２６及び負極端子２５が上方に向かって突出している。
【００５２】
単電池４０の正極板２１の面積は、１５００〜１５０００cm2 の大きさになるように形成されている。
【００５３】
尚、図１及び図２では、単電池４０を円柱状に形成した例を説明したが、図３に示すような形状としてもよい。
【００５４】
図３は、方形状の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す。
【００５５】
図３に示す単電池５０は、電槽２７を角柱状或いは方形状（直方体状）とし、電極群が電槽２７の形状に沿うように、負極板と正極板をセパレータを介して矩形（方形）渦巻状に捲回されている。単電池５０は、角柱状或いは方形状（直方体状）の外装容器５５内に収納されている。外装容器５５の上面からは、正極端子５１及び負極端子５２が上方に向かって突出している。
【００５６】
図３に示す鉛蓄電池は、図２に示す鉛蓄電池に比べて、単電池と外装容器との間の無駄なスペースを小さくすことができ、より効率的である。
【００５７】
単電池５０の正極板の面積は、１５００〜１５０００cm2 の大きさになるように形成されている。
【００５８】
また、図１及び図２では、１つの円柱状の単電池４０を１つの外装容器５５に収納する例を説明したが、図４に示すように、複数の単電池６０を１つの外装容器５５に収納するようにしてもよい。
【００５９】
図４は、複数の円柱状の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す。
【００６０】
図４に示す単電池６０の構成は図１に示す単電池４０の構成と同じである。本実施例では、６つの単電池６０を接続端子６３によって電気的に直列に接続し、これを角柱状或いは方形状（直方体状）の外装容器６５内に収納している。外装容器６５の上面からは、電気的に一方の端部に位置する単電池６０の正極端子６１と、電気的に他方の端部に位置する単電池６０の負極端子５２が上方に向かって突出している。
【００６１】
このように構成された鉛蓄電池では、設計容量が２４〜３４Ａｈであり、平均放電電圧が１２Ｖである。
【００６２】
また、図４に示す鉛蓄電池の最大外形寸法は、直方体として見積もった場合、電池容積で５.４ｄｍ3である（比較例の鉛蓄電池の電池型式３８Ｂ１９と同じ容積）。
【００６３】
また、各単電池６０の正極板の面積は、１５００〜１５０００cm2 の大きさになるように形成されている。
【００６４】
また、図４に示す鉛蓄電池の最大外形寸法を直方体として見積もった場合、鉛蓄電池の単位体積当りの正極面積は１７００〜１７０００cm2／ｄｍ3になる。
【００６５】
図５は、図４に示す本実施例の鉛蓄電池の特性と、比較例の鉛蓄電池の特性とを比較するものであり、周囲温度−３０°の条件下において、本実施例の鉛蓄電池と比較例の鉛蓄電池とを用いてＥＰＳモータ１００を駆動した時のＥＰＳモータ１００の回転数−トルク特性を示す。
【００６６】
図５を用いて鉛蓄電池の特性を説明する前に、比較例の鉛蓄電池について説明する。
【００６７】
図２４は、比較例の鉛蓄電池の構成を示す。
【００６８】
比較例の鉛蓄電池は、従来、自動車の１４ｖ系車載電源を構成する車載バッテリとして自動車に搭載されている積層式鉛蓄電池（出力電圧１２ｖ）であり、次のように製造されることにより得られたものである。
【００６９】
負極板１０００を５枚と正極板１０１０を４枚とを、厚さ１.５mmのポリエチレンからなるセパレータ１０２０を介して積層し、同極性の極板同士をストラップ１０３０によって連結させて極板群１１００を作製する。さらに、極板群１１００を電槽１０６０内に６直列に接続して、配置してから、比重１.０５（２０℃）の希硫酸電解液を注液して未化成電池を作製する。これを９Ａで２０時間化成した後に比重１.４（２０℃）の希硫酸溶液を追加して、比重１.３（２０℃）の濃度の硫酸電解液となるように調整する。そして、正極端子１０５０と負極端子１０４０を溶接し、蓋１０７０で密閉して積層型電池を得る。
【００７０】
未化成の負極板１０００は、厚さ１mmの負極集電体に負極活物質ペースト４５ｇを充填し、温度４５℃，湿度９３％中に１６時間放置して熟成した後に、温度１１０℃で１時間放置して乾燥させ、これを厚さ１.３mmに成型することにより得られる。
【００７１】
ここで、負極集電体は、Ｐｂに１重量％のＳｎ、０.２ 重量％のＣａを含有した合金を溶製後、冷間圧延を行って圧延シートを作製し、厚さ１mmの負極集電体にエキスパンド加工して得られたものである。
【００７２】
負極活物質ペーストは、リグニン０.３ 重量％，硫酸バリウム又は硫酸ストロンチウム０.２重量％，カーボン粉末０.１重量％，残部鉛粉を混練機で約１０分混練して得た混合物に、水１２重量％加えて混練し、さらに、この混練した鉛粉に、比重１.２４で２０℃の希硫酸１３重量％を加えて混練したものである。
【００７３】
正極板１０１０は厚さ１mmのＰｂに１重量％のＳｎを含有した合金からなる正極集電体に正極活物質ペースト４５ｇを充填し、温度４５℃，湿度９３％中に１６時間放置して熟成した後に、温度１１０℃で１時間放置して乾燥させ、これを厚さ１.６mm に成型することにより得られる。
【００７４】
ここで、正極集電体は、Ｐｂに１重量％のＳｎ、０.７ 重量％のＣａを含有した合金を溶製後、冷間圧延を行って圧延シートを作製し、厚さ１mmの正極集電体にエキスパンド加工して得られたものである。
【００７５】
正極活物質ペーストは、リグニン０.３ 重量％，硫酸バリウム又は硫酸ストロンチウム０.２重量％，カーボン粉末０.１重量％，残部鉛粉を混練機で約１０分混練して得た混合物に、水１２重量％加えて混練し、さらに、この混練した鉛粉に、比重１.２４ で２０℃の希硫酸１３重量％を加えて混練したものである。
【００７６】
比較例の鉛蓄電池は設計容量が２８Ａｈであり、平均放電電圧が１２Ｖである。
【００７７】
また、比較例の鉛蓄電池は電池型式が３８Ｂ１９であり、電池容積が５.４ｄｍ3である。
【００７８】
また、比較例の鉛蓄電池は正極の電極総面積が５４００cm2 であり、角型電池の単位体積当りの正極面積が１０００cm2／ｄｍ3、単電池当りの正極面積が９００cm2である。
【００７９】
図５において、（Ａ）の特性は、単電池当りの正極板の面積が１５００cm2 、鉛蓄電池の単位体積当りの正極面積が１７００cm2／ｄｍ3の本実施例の捲回式鉛蓄電池の実測値である。（Ｂ）の特性は、単電池当りの正極板の面積が１５０００cm2、鉛蓄電池の単位体積当りの正極面積が１７０００cm2／ｄｍ3 の本実施例の捲回式鉛蓄電池の実測値である。（Ｃ）の特性は、単電池当りの正極板の面積が９００cm2、鉛蓄電池の単位体積当りの正極面積が１０００cm2／ｄｍ3の比較例の積層式鉛蓄電池の実測値である。
【００８０】
図５から明らかなように、（Ａ）（Ｂ）の本実施例の捲回式鉛蓄電池では、（Ｃ）の比較例の積層式鉛蓄電池に比べて、同トルクにおけるＥＰＳモータ１００の回転数、同回転数におけるＥＰＳモータ１００のトルクが大きくなる。従って、本実施例の捲回式鉛蓄電池をＥＰＳシステムの電源として用いることにより、ＥＰＳシステムの高出力化を達成することができる。
【００８１】
さらに、図６及び図２５を用いて、本実施例の鉛蓄電池の特性と比較例の鉛蓄電池の特性とを比較する。
【００８２】
図６及び図２５は、鉛蓄電池の端子電圧（電池電圧），鉛蓄電池に流れ込む充電電流及び鉛蓄電池から流れ出る放電電流の時間に対する変化特性を示す。
【００８３】
ＥＰＳモータ１００は、前述したように、車載電源から供給された電力によって駆動される。従来の鉛蓄電池である比較例の積層式鉛蓄電池を車載電源として用いた場合、車載電源の出力電圧は低い場合が多い。車載電源の端子間には、インバータ装置２００の変換回路を構成するパワー半導体スイッチング素子，ＥＰＳモータ１００，その他、電流供給回路の接続手段を等価的に電気的に接続した直列回路が電気的に接続されており、その直列回路のそれぞれの回路構成素子の端子電圧の合計が車載電源の端子間電圧になる。このため、ＥＰＳモータ１００に電流を供給するためのＥＰＳモータ１００の端子電圧は低くなる。
【００８４】
ＥＰＳモータ１００には大きなトルクが要求される。これは、例えば車両の走行停止状態或いは走行停止に近い運転状態でステアリングホイール（ハンドル）が速く回転された場合でも、操舵車輪と地面との間の摩擦抵抗に打ち勝って、操舵車輪を操舵できるようにするためである。ＡＣ１００Ｖを電源とする交流サーボモータで必要トルクを出力する場合、モータ電流は５Ａ程度でよい。しかし、比較例の積層式鉛蓄電池を用いて、ＤＣ１４Ｖの直流電力を直流−交流変換した１４Ｖの交流電力で交流モータを駆動する場合、同じ程度の体積で、同じ程度のトルクを出力するためには、モータ電流を７０Ａ〜１００Ａとする必要がある。
【００８５】
ここで、予め充電状態(state of charge, ＳＯＣ) を７０％の状態にした本実施例の捲回式鉛蓄電池と、同様の状態にした比較例の積層式鉛蓄電池を、前述の図２３に示すEPSシステムの電源として車両に搭載した場合、各鉛蓄電池の端子電圧（電池電圧），鉛蓄電池に流れ込む充電電流及び鉛蓄電池から流れ出る放電電流の時間に対する変化特性は図６及び図２５に示す通りになる。
【００８６】
エンジンは、例えば通常使用されているスタータモータによって起動されるようになっている。エンジンの始動開始時には、イグニッションキーをＯＮにするとスタータモータに電流が供給され、エンジンを回転させる。この時、捲回式鉛蓄電池と積層式鉛蓄電池は共に、スタータモータに瞬間的に大電流を供給するので、電池電圧が瞬間的に１１Ｖ以下まで低下する。
【００８７】
エンジンがスタートすると、捲回式鉛蓄電池と積層式鉛蓄電池にはオルターネータから充電が開始される。この時、捲回式鉛蓄電池の電池電圧と積層式鉛蓄電池の電池電圧は共に、例えば１４Ｖの一定電圧で充電される。また、充電電流はオルターネータの回転数によって変化する。
【００８８】
ここで、比較例の積層式鉛蓄電池では、本実施例の捲回式鉛蓄電池に比べて充電受入能力が低いため、充電開始後数秒の後に電池電圧が１４Ｖの上限電圧に到達し、充電電流が減衰する。積層式鉛蓄電池では、オルターネータの発電電力が積層式鉛蓄電池の充電よりもむしろ熱として消費されることから、充電効率（オルターネータの発電電気量に対する蓄電池の充電電気量の比率）が低いと言える。この時、積層式鉛電池に充電された電気量は、図２５に示す斜線ｂの面積に相当する。
【００８９】
一方、本実施例の捲回式鉛蓄電池では、比較例の積層式鉛蓄電池に比べて充電受入能力が高いため、充電開始直後は大電流での充電が可能である。捲回式鉛蓄電池では、電池電圧が１４Ｖの上限電圧に到達するまで、オルターネータの発電電力がすべて捲回式鉛蓄電池の充電に消費されることから、充電効率（オルターネータの発電電気量に対する蓄電池の充電電気量の比率）が高いと言える。充電から７秒以上経過したころから、捲回式鉛蓄電池の電池電圧が１４Ｖの上限電圧に到達し、充電電流は減衰し始める。この時、捲回式鉛蓄電池に充電された電気量は、図６に示す斜線ａの面積に相当し、比較例の積層式鉛蓄電池の図２５の斜線ｂの面積に比べて大きい。
【００９０】
エンジン始動から１０秒経過時にステアリング操作を行う。車両の走行停止状態でステアリングホイール（ハンドル）が速く回転されると、ＥＰＳモータ１００は、操舵車輪と地面との間の摩擦抵抗に打ち勝って操舵車輪を操舵するための大トルクを出力する。この時、捲回式鉛蓄電池と積層式鉛蓄電池からアクチュエータ側には瞬間的に１００Ａ以上の電流が供給される。その後、捲回式鉛蓄電池と積層式鉛蓄電池からアクチュエータ側に供給される電流は車両の走行と共に低下する。
【００９１】
ここで、比較例の積層式鉛蓄電池では、本実施例の捲回式鉛蓄電池に比べて出力性能が低いため、ポイントIII の時点で電池電圧が１１Ｖ以下に大きく低下してしまう。再び、オルターネータによって積層式鉛蓄電池に対し充電が行われた後、走行停止に近いゆっくりとした運転状態でＥＰＳモータ１００が駆動されるが、ポイントIVの時点での電池電圧はポイントIII と同様に１１Ｖ以上まで大きく低下してしまう。従って、比較例の積層式鉛蓄電池ではＥＰＳモータ１００の端子電圧低下を抑制できない。
【００９２】
一方、本実施例の捲回式鉛蓄電池では、比較例の積層式鉛蓄電池に比べて出力性能が２倍以上に向上しているため、大電流放電に対しても、ポイントＩの時点（ポイントIII と同時点）における電池電圧が１２Ｖ以上の高い電圧を維持できる。再び、オルターネータによって捲回式鉛蓄電池に対し充電が行われた後、走行停止に近いゆっくりとした運転状態でＥＰＳモータ１００が駆動されるが、ポイントIIの時点（ポイントIVと同時点）での電池電圧は１２Ｖ以上の高い電圧を維持する。従って、本実施例の、本発明の捲回式鉛蓄電池ではＥＰＳモータ１００の端子電圧低下を抑制できる。
【００９３】
また、自動車に搭載される蓄電池には様々な振動が加わる。さらに、自動車に搭載される蓄電池には車輪から衝撃が加わる。本実施例では、蓄電池として捲回式鉛蓄電池を用いているため、電極面に均等に捲回圧がかかる。このため、振動や衝撃が加わっても活物質が脱落せず、電池劣化が抑制できる。最も均等な捲回圧がかかる構造としては、渦巻き円筒状構造が望ましい。
【００９４】
また、自動車に搭載される蓄電池は気温変化の大きい状態でも利用される。従って、蓄電池の温度が摂氏マイナス３０度の状態でも、ＥＰＳモータ１００が正常に作動するに十分な電流と電圧が必要である。本実施例の捲回式鉛蓄電池は摂氏マイナス３０度の状態でも優れた出力特性を示す。このため、本実施例の捲回式鉛蓄電池ではＥＰＳモータ１００の回転数−トルク特性を、比較例の積層式鉛蓄電池を用いた場合よりも良好なものとすることができる。
【００９５】
次に、図７乃至図１３を用いて、本実施例のＥＰＳシステムに用いられるＥＰＳモータについて詳細に説明する。
【００９６】
図７は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられるＥＰＳモータの全体構成を示す。図８は、図８（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＰ部を拡大した断面を示す。
【００９７】
本実施例のＥＰＳモータ１００は、車載バッテリ（例えば出力電圧１２Ｖ）を電源とするものであり、ステアリングホイールの近傍やステアリングギヤの近傍に配置される。従って、取り付け位置の制限から小型化が必要であると共に、ステアリングをパワーアシストすることから大トルク（例えば、４.５Ｎｍ）の出力が必要である。
【００９８】
ＥＰＳモータ１００は、ステータ１１０と、このステータ１１０の内側に回転可能に支持されたロータ１３０とを備えた、表面磁石型の同期電動機である。ＥＰＳモータ１００は、本実施例の捲回式鉛蓄電池を備えた１４ボルト系電源（捲回式鉛蓄電池の出力電圧が１２ボルト）から供給される電力で駆動される。尚、車載電源としては、２４ボルト系電源若しくは４２ボルト系電源（バッテリの出力電圧３６ボルト）又は４８ボルト系電源があり、自動車の種類によって、ＥＰＳモータ１００の駆動電源電圧が変わる。本実施例のＥＰＳシステムは、上記いずれの電源にも対応可能である。
【００９９】
ステータ１１０は、珪素鋼板を積層した磁性体で形成されたステータコア１１２と、ステータコア１１２のスロット内に保持されたステータコイル１１４とを備えている。ステータコア１１２は、図２を用いて後述するように、円環状のバックコアと、このバックコアとは分離して作られ、その後、バックコアに機械的に固定された複数のティースとから構成される。複数のティースには、それぞれ、ステータコイル１１４が巻回されている。ステータコイル１１４は分布巻あるいは集中巻の方式で巻かれている。
【０１００】
ステータコイル１１４を分布巻とすると弱め界磁制御に優れ、また、リラクタンストルクの発生にも優れる。ＥＰＳモータとしては、モータの小型化や巻線抵抗の低減がたいへん重要である。ステータコイル１１４を集中巻とすることにより、ステータコイル１１４のコイルエンド長を短くできる。これにより、ＥＰＳモータ１００の回転軸方向の長さを短くすることができる。また、ステータコイル１１４のコイルエンドの長さを短くできるので、ステータコイル１１４の抵抗を小さくでき、モータの温度上昇を抑えることができる。また、コイル抵抗を小さくできることから、モータの銅損を小さくできる。したがって、モータへの入力エネルギーの内、銅損によって消費される割合を小さくでき、入力エネルギーに対する出力トルクの効率を向上することができる。
【０１０１】
また、ＥＰＳモータはステアリングコラムの近傍に置かれる場合、ラックアンドピニオンの近傍に置かれる場合などがあるが、何れも小型化が要求される。また、小型化された構造でステータ巻線を固定することが必要であり、巻線作業が容易なことも重要である。分布巻に比べ集中巻は巻線作業，巻線の固定作業が容易である。
【０１０２】
ステータコイル１１４のコイルエンドはモールドされている。ＥＰＳモータはコギングトルクなどのトルク変動をたいへん小さく押えることが望ましく、ステータ部を組み上げてからステータ内部を再度切削加工することがある。このような機械加工により、切削紛が発生する。この切削紛がステータコイルのコイルエンド入り込むのを防止することが必要であり、コイルエンドのモールドが望ましい。コイルエンドは、ステータコイル１１４の複数の部位のうち、ステータコア１１２の軸方向両端部から軸方向に突出した部位を指す。尚、本実施例では、ステータコイル１１４のコイルエンドを覆ったモールド樹脂と、フレーム１５０との間に空隙が設けられているが、フレーム１５０，フロントフランジ
１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒと接触する位置まで充填してもよい。こうすることにより、ステータコイル１１４からの発熱を、コイルエンドからモールド樹脂を介して直接、フレーム１５０，フロントフランジ１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒに伝達して外部に放熱できるので、空気を介して熱伝達する場合に比べてステータコイル１１４の温度上昇を低減することができる。
【０１０３】
ステータコイル１１４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相から構成され、それぞれ複数の単位コイルから構成される。複数の単位コイルは、図３を用いて後述するように、３相の各相毎に、図示の左側に設けられた結線リング１１６によって結線されている。
【０１０４】
ＥＰＳモータは大きなトルクが要求される。例えば車の走行停止状態、あるいは走行停止に近い運転状態でステアリングホイール（ハンドル）が速く回転されると操舵車輪と地面との間の摩擦抵抗のため、上記モータには大きなトルクが要求される。このときには大電流がステータコイルに供給される。この電流は条件により異なるが１００アンペア以上の電流が流れる。このような大電流を安全に供給でき、また上記電流による発熱を低減するために結線リング１１６を用いることはたいへん重要である。上記結線リング１１６を介してステータコイルに電流を供給することにより接続抵抗を小さくでき、銅損による電圧降下を押えることができる。このことにより、大電流の供給が容易になる。またインバータの素子の動作に伴う電流の立ち上がり時定数が小さくなる効果がある。
【０１０５】
ステータコア１１２とステータコイル１１４は、樹脂（電気的な絶縁性を有するもの）により一体にモールドされ、一体に形成されてステータSubAssy を構成している。この一体成形されたステータSubAssy は、アルミなど金属で形成された円筒状のフレーム１５０の内側に圧入されて固定された状態でモールド成形される。尚、一体成形されたステータSubAssy は、ステータコイル１１４がステータコア１１２に組み込まれた状態でモールド成形され、この後、フレーム１に圧入されてもよい。
【０１０６】
自動車に搭載されるＥＰＳは色々な振動が加わる。また、車輪からの衝撃が加わる。また、気温変化の大きい状態で利用される。摂氏マイナス４０度の状態も考えられ、また、温度上昇により１００度以上も考えられる。さらに、モータ内に水が入らないようにしなければならない。このような条件で固定子がヨーク１５０に固定されるためには、筒状フレームの少なくともステータ鉄心の外周部には螺子穴以外の穴が設けられていない、円筒金属にステータ部（SubAssy ）を圧入することが望ましい。また、圧入後さらにフレームの外周から螺子止めしてもよい。圧入に加え回止を施すことが望ましい。
【０１０７】
ロータ１３０は、珪素鋼板を積層した磁性体からなるロータコア１３２と、このロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された複数の永久磁石であるマグネット１３４と
、マグネット１３４の外周に設けられた非磁性体からなるマグネットカバー１３６を備えている。マグネット１３４は、希土類磁石であり、例えば、ネオジウムからなる。ロータコア１３２は、シャフト１３８に固定されている。ロータコア１３２の表面に接着剤により複数のマグネット１３４が固定されるとともに、その外周側をマグネットカバー１３６で覆うことにより、マグネット１３４の飛散を防止している。上記マグネットカバー136はステンレス鋼（俗称ＳＵＳ）で構成されているが、テープを巻きつけても良い。ステンレス鋼の方が製造が容易である。上述のごとくＥＰＳモータは振動や熱変化が極めて大きく破損し易い永久磁石を保持するのに優れている。また上述のとおり、仮に破損しても飛散を防止できる。
【０１０８】
円筒形状のフレーム１５０の一方の端部には、フロントフランジ１５２Ｆが設けられている。フレーム１５０とフロントフランジ１５２ＦとはボルトＢ１により固定されている
。また、フレーム１５０の他方の端部には、リアフランジ１５２Ｒが圧入されている。フロントフランジ１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒには、それぞれ、軸受１５４Ｆ，154Rが取り付けられている。これらの軸受１５４Ｆ，１５４Ｒにより、シャフト１３８及び、このシャフト１３８に固定されたステータ１１０が回転自在に支承されている。
【０１０９】
フロントフランジ１５２Ｆには円環状の突出部（或いは延出部）が設けられている。フロントフランジ１５２Ｆの突出部は軸方向に突出したものであり、フロントフランジ152Fのコイルエンド側の側面からコイルエンド側に延出している。フロントフランジ１５２Ｆの突出部の先端部は、フレーム１５０にフロントフランジ１５２Ｆを固定した際、フロントフランジ１５２Ｆ側のコイルエンドのモールド材とフレーム１５０との間に形成された空隙内に挿入されるようになっている。また、コイルエンドからの放熱を向上させるために、フロントフランジ１５２Ｆの突出部は、フロントフランジ１５２Ｆ側のコイルエンドのモールド材と密に接触していることが好ましい。
【０１１０】
リアフランジ１５２Ｒには円筒状の窪みが設けられている。リアフランジ１５２Ｒの窪みはシャフト１３８の中心軸と同心のものであり、フレーム１５０の軸方向端部よりも軸方向内側（ステータコア１１２側）に入り込んでいる。リアフランジ１５２Ｒの窪みの先端部は、リアフランジ１５２Ｒ側のコイルエンドの内径側まで延びて、リアフランジ152R側のコイルエンドと径方向に対向している。リアフランジ１５２Ｒの窪みの先端部には軸受１５４が保持されている。シャフト１３８のリアフランジ１５２Ｒ側の軸方向端部は軸受１５４よりもさらに軸方向外方（ロータコア１３２側とは反対側）に延びて、リアフランジ１５２Ｒの窪みの開口部近傍或いは開口部よりも若干軸方向外方に突出する位置まで至っている。
【０１１１】
リアフランジ１５２Ｒの窪みの内周面とシャフト１３８の外周面との間に形成された空間にはレゾルバ１５６が配置されている。レゾルバ１５６はレゾルバステータ１５６Ｓとレゾルバロータ１５６Ｒを備えており、軸受１５４Ｒよりも軸方向外側（ロータコア132側とは反対側）に位置している。レゾルバロータ１５６Ｒはシャフト１３８の一方の端部（図示左側の端部）にナットＮ１によって固定されている。レゾルバステータ１５６Ｓは、レゾルバ押さえ板１５６ＢがネジＳＣ１によってリアフランジ１５２Ｒに固定されることにより、リアフランジ１５２Ｒの窪みの内周側に固定され、レゾルバロータ１５６Ｒと空隙を介して対向している。レゾルバステータ１５６Ｓとレゾルバロータ１５６Ｒによりレゾルバ１５６を構成し、レゾルバロータ１５６Ｒの回転をレゾルバステータ１５６Ｓによって検出することにより、複数のマグネット１３４の位置を検出できる。さらに具体的に説明すると、レゾルバは、外周表面が凹凸状（例えば楕円形状或いは花びら形状）であるレゾルバロータ１５６Ｒと、２つの出力用コイル（電気的に９０°ずれている）及び励磁用コイルがコアに巻かれたレゾルバステータ１５６Ｓとを有する。励磁用コイルに交流電圧を印加すると、２つの出力用コイルには、レゾルバロータ１５６Ｒとレゾルバステータ１５６Ｓとの間の空隙の長さの変化に応じた交流電圧が、回転角度に比例する位相差をもって発生する。このように、レゾルバは、位相差をもった２つの出力電圧を検知するためのものである。ロータ１３０の磁極位置は、検知された２つの出力電圧の位相差から位相角を求めることによって検出できる。リアフランジ１５２Ｒの外周には、レゾルバ156を覆うようにして、リアホルダ１５８が取り付けられている。
【０１１２】
結線リング１１６によって接続されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相には、パワーケーブル
１６２を介して、外部のバッテリーから電力が供給される。パワーケーブル１６２は、グロメット１６４によりフレーム１５０に取り付けられている。レゾルバステータ１５６Ｓから検出された磁極位置信号は、信号ケーブル１６６により外部に取り出される。信号ケーブル１６６は、グロメット１６８により、リアホルダ１５８に取り付けられている。結線リング１１６とパワーケーブル１の一部分はコイルエンドと共にモールド材によってモールドされている。
【０１１３】
ステータ１１０及びロータ１３０の構成をさらに具体的に説明する。
【０１１４】
ステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、このバックコア１１２Ｂとは分離して構成された複数のティース１１２Ｔとから構成される。バックコア１１２Ｂは、珪素鋼板などの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。
【０１１５】
本実施例では、ティース１１２Ｔは、それぞれ独立した１２個のティース１１２Ｔ
（Ｕ１＋），１１２Ｔ（Ｕ１−），１１２Ｔ（Ｕ２＋），１１２Ｔ（Ｕ２−），１１２Ｔ（Ｖ１＋），１１２Ｔ（Ｖ１−），１１２Ｔ（Ｖ２＋），１１２Ｔ（Ｖ２−），１１２Ｔ（Ｗ１＋），１１２Ｔ（Ｗ１−），１１２Ｔ（Ｗ２＋），１１２Ｔ（Ｗ２−）から構成されている。それぞれのティース１１２Ｔ（Ｕ１＋），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）には、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−），１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−），１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−），１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）が集中巻で巻回されている。
【０１１６】
ここで、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ１−）とは、コイルを流れる電流の向きが逆方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２−）とも、コイルを流れる電流の向きが逆方向となるように巻回されている。また、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）とは、コイルを流れる電流の向きが同一方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｕ１−）と、ステータコイル１１４（Ｕ２−）とも、コイルを流れる電流の向きが同一方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−）の電流の流れ方向
の関係、及びステータコイル１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），
１１４（Ｗ２−）の電流の流れ方向の関係も、Ｕ相の場合と同様である。
【０１１７】
１２個のティース１１２Ｔ及びステータコイル１１４は、同様に製作されるため、ここでは、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）及びステータコイル１１４（Ｕ１＋）を例にして、その組立工程について説明する。ステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、ティース１１２Ｔ
（Ｕ１＋）に巻回した形状となるように、予め成形されている成形コイルである。この成形コイルとなっているステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、ボビン１１２ＢＯとともに、成形されている。ボビン１１２ＢＯと成形されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）の一体物を、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の後端側からはめ込む。ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の先端部、すなわち、ロータ１３０と面する側は円周方向に拡大しているため、ボビン
１１２ＢＯとステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、この拡大部においてストッパとなり、係止される。ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の後端側には、バックコア１１２Ｂの内周側に形成された凹部１１２ＢＫとハメアイ形状の凸部１１２ＴＴが形成されている。成形されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）が巻回されたティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の凸部
１１２ＴＴを、バックコア１１２Ｂの凹部１１２ＢＫに圧入して、ティース１１２Ｔ
（Ｕ１＋）がバックコア１１２Ｂに固定される。他のティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）に対して、ステータコイル１１４（Ｕ１−），…，１１４（Ｗ２−）を取り付ける工程及び、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）をバックコア１１２Ｂに固定する工程も同様である。
【０１１８】
バックコア１１２Ｂに、ステータコイル１１４が装着された１２個のティース１１２Ｔを固定し、バックコア１１２Ｂの外周側の複数箇所をフレーム１５０の内周側に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータSubAssy を構成する。尚、本実施例では、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだものをフレーム１５０に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドする場合について説明したが、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだ状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドし、その後、ステータコア１１２をフレーム１５０に圧入してもよい。
【０１１９】
モールド材によるモールド成形にあたっては、ステータコア１１２と、ステータコア
１１２の軸方向端部から軸方向に突出するステータコイル１１４のコイルエンド部を、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲むように、図示省略した治具を、ステータコア１１２とステータコア１１２とフレーム１５０からなる構造体に対して取り付け、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部，ステータコア１１２の隙間，ステータコイル１１４の隙間，ステータコア１１２とステータコイル１１４との間の隙間及びステータコア１１２とフレーム１５０との間の隙間にモールド材を充填し、モールド材を固化させ、モールド材が固化したら、図示省略した治具を取り外す。
【０１２０】
モールド成形したステータSubAssy の内周面、すなわちティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）の先端部であって、ロータ１３０と径方向に対向する面側には切削加工が施されている。これにより、ステータ１１０とロータ１３０とのギャップのバラツキを低減して、ステータ１１０の内径真円度をさらに向上させている。また、モールド成形により一体化することにより、モールドしない場合に比べて、ステータコイル１１４に通電することにより発生する熱の放熱性をよくすることができる。また、モールド成形することにより、ステータコイルやティースの振動を防止することもできる。
【０１２１】
例えば、ロータ１３０のロータコアの外周と、ステータ１１０のティースの内周の間のギャップを、３mm（３０００μｍ）としたとき、バックコア１１２Ｂの製作誤差，ティース１１２Ｔの製作誤差や、バックコア１１２Ｂとティース１１２Ｔと圧入組み立てた時の組み付け誤差等により、内径真円度は、±３０μｍ程度生じる。この真円度は、ギャップの１％（＝３０μｍ／３０００μｍ）に相当するため、この内径真円度によってコギングトルクが発生する。しかし、モールド成形した後、内径を切削加工することにより、内径真円度に基づくコギングトルクを低減することができる。コギングトルクを低減することにより、ステアリングの操舵感を向上することができる。
【０１２２】
フレーム１５０の内側には凸部１５０Ｔが形成されている。バックコア１１２Ｂの外周には、凸部１５０Ｔと対応するように凹部１１２ＢＯ２が形成されている。その詳細については、図２（Ｂ）に示すとおりである。凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２は、相互に異なる曲率を有して係合しあう係合部ＩＰを構成しており、軸方向に連続して形成されかつ周方向に間隔をあけて８個設けられている。係合部は圧入部を兼ねている。すなわちフレーム１５０にステータコア１１２を固定する場合、係合部の凸部１５０Ｔの突端面と凹部１１２ＢＯ２の底面とが圧接するように、フレーム１５０の凸部１５０Ｔにバックコア
１１２Ｂの凹部１１２ＢＯ２を圧入する。このように、本実施例は、部分圧入によってフレーム１５０にステータコア１１２を固定している。この圧入によって、フレーム１５０とステータコア１１２との間には微細な空隙が形成される。本実施例では、ステータコア１１２とステータコイル１１４とをモールド材ＭＲによってモールドする際、フレーム
１５０とステータコア１１２との間に形成された空隙にモールド材ＲＭを同時に充填している。また、係合部は、フレーム１５０に対してステータコア１１２が周方向に回転することを防止するための回り止め部を兼ねている。
【０１２３】
このように、本実施例では、フレーム１５０にステータコア１１２を部分的に圧入しているので、フレーム１５０とステータコア１１２との間のすべりを大きくしかつ剛性を小さくできる。これにより、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間における騒音の減衰効果を向上させることができる。また、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間の空隙にモールド材を充填しているので、騒音の減衰効果をさらに向上させることができる。
【０１２４】
なお、凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２とを非接触として、両者を回り止めとしてのみ用い、この凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２の部分以外のフレーム１５０の内周面に対してバックコア１１２Ｂの外周面を圧入するように構成してもよい。
【０１２５】
また、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）と、１１４（Ｕ２＋），
１１４（Ｕ２−）とは、ステータ１１０の中心に対して、対称位置に配置されている。すなわち、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と１１４（Ｕ１−）は隣接して配置され、また、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と１１４（Ｕ２−）も隣接して配置されている。さらに、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）と、ステータコイル１１４
（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−）とは、ステータ１１０の中心に対して、線対称に配置されている。すなわち、シャフト１３８の中心を通る破線Ｃ−Ｃに対して、ステータコイル
１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）とが線対称に配置され、また、ステータコイル１１４（Ｕ１−）と、１１４（Ｕ２−）とが線対称に配置されている。
【０１２６】
ステータコイル１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−）と、１１４（Ｖ２＋），１１４
（Ｖ２−）も同様に線対称に配置され、ステータコイル１１４（Ｗ１＋），１１４
（Ｗ１−）と、１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）とも線対称に配置されている。
【０１２７】
また、同相の隣接するステータコイル１１４は１本の線で連続して巻回されている。すなわちステータコイル１１４（Ｕ１＋）と１１４（Ｕ１−）とは、１本の線を連続して巻回し、２つの巻回コイルを構成し、それぞれ、ティースに挿入して、ティースに巻回した構成となっている。ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と１１４（Ｕ２−）も、１本の線で連続して巻回されている。ステータコイル１１４（Ｖ１＋）と１１４（Ｖ１−），ステー
タコイル１１４（Ｖ２＋）と１１４（Ｖ２−），ステータコイル１１４（Ｗ１＋）と
１１４（Ｗ１−），ステータコイル１１４（Ｗ２＋）と１１４（Ｗ２−）も、それぞれ、１本の線で連続して巻回されている。
【０１２８】
このような線対称配置と、隣接する２つの同相のコイルを１本の線で巻回することにより、図１２を用いて後述するように、各相同士、また異相を結線リングで結線する際に、結線リングの構成を簡単にすることができる。
【０１２９】
ロータ１３０は、磁性体からなるロータコア１３２と、このロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された１０個のマグネット１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃ，１３４Ｄ，１３４Ｅ，１３４Ｆ，１３４Ｇ，１３４Ｈ，１３４Ｉ，１３４Ｊ）と、マグネット１３４の外周に設けられたマグネットカバー１３６を備えている。ロータコア１３２は、シャフト１３８に固定されている。
【０１３０】
マグネット１３４は、その表面側（ステータのティース１１２Ｔと対向する側）をＮ極とすると、その裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＳ極となるように、半径方向に着磁されている。また、マグネット１３４は、その表面側（ステータのティース112Tと対向する側）をＳ極とすると、その裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＮ極となるように、半径方向に着磁されているものもある。そして、隣接するマグネット134は、着磁された極性が周方向に交互になるように着磁されている。例えば、マグネット
１３４Ａの表面側がＮ極に着磁されているとすると、隣接するマグネット１３４Ｂ，134Jの表面側はＳ極に着磁されている。すなわち、マグネット１３４Ａ，１３４Ｃ，１３４Ｅ，１３４Ｇ，１３４Ｉの表面側がＮ極に着磁されている場合、マグネット１３４Ｂ，134D，１３４Ｆ，１３４Ｈ，１３４Ｊの表面側は、Ｓ極に着磁されている。
【０１３１】
また、マグネット１３４は、それぞれ、断面形状がかまぼこ型の形状となっている。かまぼこ形状とは、周方向において、左右の半径方向の厚さが、中央の半径方向の厚さに比べて薄い構造のことである。このようなかまぼこ型の形状とすることにより、磁束分布を正弦波状とでき、ＥＰＳモータを回転させることによって発生する誘起電圧波形を正弦波状とすることができ、脈動分を低減することができる。脈動分を小さくできることにより
、ステアリングの操舵感を向上できる。なお、リング状の磁性体に着磁してマグネットを構成するとき、着磁力を制御することにより、磁束分布を正弦波状類似のものとしてもよいものである。
【０１３２】
ロータコア１３２には、同心円上に大きな直径の１０個の貫通穴１３２Ｈと、その内周が出あって小さな直径の５個の窪み１３２Ｋとが形成されている。ロータコア１３２は、ＳＵＳなどの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。窪み１３２Ｋは、プレス成形時に薄板をかしめることにより形成する。複数の薄板を積層する際に、この窪み１３２Ｋを互いに嵌合して位置決めを行っている。貫通穴132Ｈは、イナーシャを低減するためであり、この１３２Ｈ穴によりロータのバランスを向上できる。マグネット１３４の外周側は、マグネットカバー１３６により覆われており、マグネット１３４の飛散を防止している。なお、バックコア１１２Ｂとロータコア１３２は、同じ薄板から同時にプレス打ち抜きにより成形される。
【０１３３】
以上説明したように、本実施例のロータ１３０は、１０個のマグネット１３４を備えており、１０極である。また、前述したように、ティース１１２Ｔは１２個であり、隣接するティースの間に形成されるスロットの数は、１２個である。すなわち、本実施例のEPSモータは、１０極１２スロットの表面磁石型の同期電動機となっている。
【０１３４】
ここで、図９を用いて、ＡＣモータにおける極数Ｐとスロット数Ｓとの関係について説明する。
【０１３５】
図９において、横線によるハッチングを施した組合せが、３相のＡＣモータ（ブラシレスモータ）として、取り得る極数Ｐとスロット数Ｓの組合せである。すなわち、３相ＡＣモータとしては、２極３スロット，４極３スロット，４極６スロット，６極９スロット，８極６スロット，８極９スロット，８極１２スロット，１０極９スロット，１０極１２スロット，１０極１５スロットの組合せが成立する。この中で、左斜線と右斜線を施した組合せの１０極１２スロットが本実施例によるモータの極数とスロット数である。なお、左斜め斜線を施した８極９スロットと１０極９スロットについては、後述する。また、図１に示したＥＰＳモータは、外径が８５φと小型のモータであり、このような小型モータにおいては、極数Ｎが１２以上のモータは実現できないため、図示を省略している。
【０１３６】
ここで、２極３スロット，４極３スロット，４極６スロット，６極９スロット，８極６スロット，８極１２スロット，１０極１５スロットのモータは、その特性が近似するものであり、ここでは、６極９スロットのものを代表例として説明する。
【０１３７】
６極９スロットのＡＣモータに対して、本実施例の１０極１２スロットのモータは、磁石磁束の利用率が高くできる。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける巻線係数（巻線の利用率）ｋｗは０.８７であり、スキュー係数ｋｓは０.９６であるので、磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）は、「０.８３ 」となる。一方、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、巻線係数ｋｗは０.９３であり、スキュー係数ｋｓは０.９９であるので、磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）は、「０.９２ 」となる。したがって、本実施例の
１０極１２スロットのモータでは、磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）を高くすることができる。
【０１３８】
また、コギングトルクの周期は、極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数となるため、６極９スロットのＡＣモータにおけるコギングトルクの周期は、「１８」となり、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、「６０」とできるため、コギングトルクを低減することができる。
【０１３９】
さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクも小さくできるものである。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける内径真円度の誤差によるコギングトルクを、
「３.７」とすると、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、「２.４」とできるため、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。さらに、本実施例では、モールド成形したステータSubAssy の内径を切削加工して、内径真円度を向上させる結果、さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。
【０１４０】
ここで、図１０を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるコギングトルクの実測値について説明する。
【０１４１】
図１０（Ａ）は、角度（機械角）が０〜３６０°の範囲について実測したコギングトルク（ｍＮｍ）を示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示したコギングトルクの高調波成分を各時間次数毎に分離した時の波高値（ｍＮｍ）を示す。
【０１４２】
時間次数「６０」は、前述したように、１０極１２スロットのモータにおけるコギングトルクの周期であり、発生するコギングトルクはほぼ０になっている。時間次数「１２」は、１０極のマグネットの界磁力のバラツキによるものである。マグネットとして、上述したように、かまぼこ型のマグネットを使用することにより、界磁力のバラツキによるコギングトルクも１.４まで低減できている。時間次数「１０」は、１２スロットのステータの各ティースのバラツキによるものである。モールド成形後の切削加工により内径真円度を向上させた結果、ティースのバラツキによるコギングトルクも２.６ まで低減できている。
【０１４３】
時間次数「０」は、ＤＣ成分であり、いわゆるロストルク（回転数がほぼ零のとき発生する摩擦トルク）である。ロストルクも２６.３ｍＮｍ と低減できているので、ステアリングから手を離した場合でも、ステアリングが直進方向に戻ろうとする復元力に対して、ロストルクの方が小さいため、ステアリングの復元性が向上する。
【０１４４】
以上のように、各コギングトルク成分を低減できた結果、図１０(Ａ)に示すように、コギングトルクは、９ｍＮｍ まで低減できている。ＥＰＳモータの最大トルクは４.５Ｎｍであるため、コギングトルクは０.２％(＝９ｍＮｍ／４.５Ｎｍ)（定格の３／１０００以下）と小さくできてる。また、ロストルクも、０.５７％(＝２６.３ｍＮｍ／４.５Ｎｍ)と小さくできている。
【０１４５】
隣接するティース１１２Ｔにおいて、ティース１１２Ｔの先端（ロータ１３０と面する側）の拡大部の間隔Ｗ１（例えば、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−）とティース１１２Ｔ
（Ｗ１−）の先端の拡大部の間隔Ｗ１（最も周方向に近接する部位の周方向間隔））は、１mmとしている。このように、ティースの間隔を狭くすることにより、コギングトルクを低減することができる。しかも、モータに振動が加えられたとしても、間隔Ｗ１よりもステータコイル１１４の線形が太いため、ティースの間から、ロータ側にステータコイル
１１４が抜け落ちることを防止できる。隣接するティースの間隔Ｗ１は、例えば、ステータコイル１１４の線径以下の０.５mm〜１.５mmが好適である。このように、本実施例では、隣接するティースの間隔Ｗ１を、ステータコイル１１４の線径以下としている。
【０１４６】
図１１は、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線関係を示す。図１２は、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線状態を示す。
【０１４７】
図１１において、コイルＵ１＋は、図８に示したステータコイル１１２Ｔ（Ｕ１＋）を示している。コイルＵ１−，Ｕ２＋，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ１−，Ｖ２＋，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ１−，Ｗ２＋，Ｗ２−も、それぞれ、図８に示したステータコイル１１２Ｔ(Ｕ１−)，…，１１２Ｔ（Ｗ２−）を示している。
【０１４８】
本実施例のステータコイルは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相を、デルタ（Δ）結線としている。また、各相は、それぞれ並列回路を構成している。すなわち、Ｕ相について見ると、コイルＵ１＋とコイルＵ１−の直列回路に対して、コイルＵ２＋とコイルＵ２−の直列回路を並列接続している。ここで、コイルＵ１＋とコイルＵ１−とは、前述したように、１本の線を連続的に巻回してコイルを構成している。また、Ｖ相，Ｗ相についても、同様である。
【０１４９】
結線方法は、スター結線でも可能であるが、デルタ結線とすることにより、スター結線に比べて端子電圧を低くすることができる。例えば、Ｕ相の直並列回路の両端電圧をＥとするとき、端子電圧はＥであるが、スター結線では、√３Ｅとなる。端子電圧を低くできるため、コイルのターン数を大きくでき、線径の細い線を使用できる。また、並列回路とすることにより、４コイルが直列の場合に比べて、各コイルに流す電流を小さくできる点からも、線径の細い線を使用することができるので、占積率を高くすることができ、また、曲げやすく、製作性も良好となる。
【０１５０】
図１１に示すように、コイルＵ１−,Ｕ２−,Ｖ１＋,Ｖ２＋は、結線リングＣＲ(ＵＶ)により接続される。コイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋は、結線リングＣＲ（ＶＷ）により接続される。コイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−は、結線リングＣＲ（ＵＷ）により接続される。以上のように結線すれば、３相デルタ結線とすることができる。
【０１５１】
そこで、図１２に示すように、３つの結線リングＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ
（ＵＷ）を用いる。結線リングＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）は、大電流を流すことができるように、バスバータイプの結線板を円弧状に曲げ加工して用いている。各結線リングは、同一形状を有している。例えば、結線リングＣＲ（ＵＶ）は、小半径の円弧と、大半径の円弧を接続した形状となっている。他の結線リングＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）も同一構成である。これらの結線リングＣＲ（ＵＶ）,ＣＲ（ＶＷ）,ＣＲ(ＵＷ)は、周方向に１２０度ずらした状態で、ホルダＨ１，Ｈ２，Ｈ３により保持されている。結線リングＣＲとホルダＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、コイルエンド部と共にモールド材によってモールドされる。
【０１５２】
一方、図１２において、ステータコイル端部Ｔ(Ｕ１＋)は、ティース１１２Ｔ(Ｕ１＋)に巻回されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）の一方の端部である。ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１−）は、ティース１１２Ｔ(Ｕ１−)に巻回されたステータコイル１１４(Ｕ１−)の一方の端部である。ステータコイル１１４（Ｕ１＋）とステータコイル１１４(Ｕ１−)とは、前述したように、１本の線で連続的にコイルを形成しているため、２つのコイル
１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）に対して、２つの端部Ｔ（Ｕ１＋），Ｔ（Ｕ１−）が存在する。ステータコイル端部Ｔ（Ｕ２＋），Ｔ（Ｕ２−）,Ｔ（Ｖ１＋）,Ｔ(Ｖ１−)，Ｔ（Ｖ２＋），Ｔ（Ｖ２−）,Ｔ（Ｗ１＋）,Ｔ（Ｗ１−）,Ｔ（Ｗ２＋）,Ｔ（Ｗ２−）は、それぞれ、ステータコイル１１４（Ｕ２＋），…，（Ｗ２＋）の一方の端部である。
【０１５３】
ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１−），Ｔ（Ｕ２−），Ｔ（Ｖ１＋），Ｔ（Ｖ２＋）は、結線リングＣＲ(ＵＶ)により接続され、これにより、図１１に示したコイルＵ１−，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ２＋の結線リングＣＲ（ＵＶ）による接続が行われる。ステータコイル端部Ｔ（Ｖ１−），Ｔ（Ｖ２−），Ｔ（Ｗ１＋），Ｔ（Ｗ２＋）は、結線リングＣＲ（ＶＷ）により接続され、これにより、図１１に示したコイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋の結線リングＣＲ（ＶＷ）による接続が行われる。ステータコイル端部Ｔ（Ｗ１−），
Ｔ（Ｗ２−），Ｔ（Ｕ１＋），Ｔ（Ｕ２＋）は、結線リングＣＲ（ＵＷ）により接続され、これにより、図１１に示したコイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−の結線リングＣＲ（ＵＷ）による接続が行われる。
【０１５４】
図１３は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられるＥＰＳモータのステータ１１０の他の構成例を示す。尚、図８と同一符号は、同一部分を示している。
【０１５５】
図８に示したステータ１１０においては、ステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、このバックコア１１２Ｂとは分離して構成された複数のティース１１２Ｔとか構成されている。それに対して、本例では、１２個のＴ字形状のティース一体型分割バックコア１１２Ｂ（Ｕ１＋），１１２Ｂ（Ｕ１−），１１２Ｂ（Ｕ２＋），１１２Ｂ
（Ｕ２−），１１２Ｂ（Ｖ１＋），１１２Ｂ（Ｖ１−），１１２Ｂ（Ｖ２＋），１１２Ｂ（Ｖ２−），１１２Ｂ（Ｗ１＋），１１２Ｂ（Ｗ１−），１１２Ｂ（Ｗ２＋），１１２Ｂ（Ｗ２−）から構成されている。すなわち、図８における円環状のバックコア１１２Ｂは、周方向に１２分割された形状となっている。そして、この分割されたバックコアの部分に、それぞれティースが一体型となった形状となっている。ティース一体型分割バックコア１１２Ｂ（Ｕ１＋），…，１１２Ｂ（Ｗ２−）は、それぞれ、珪素鋼板などの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。尚、ロータ１３０の構成は、図８と同様である。
【０１５６】
ティース一体型分割バックコア１１２Ｂ（Ｕ１＋），…，１１２Ｂ（Ｗ２−）のティース部には、図８同様に、それぞれ独立した１２個のティースそれぞれのティース１１２Ｔ
（Ｕ１＋），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）には、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４
（Ｕ１−），１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−）,１１４（Ｖ１＋）,１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−），１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），１１４(Ｗ２−)が集中巻で巻回されている。ステータコイル１１４(Ｕ１＋)，…，１１４（Ｗ２−）の巻回方向等は、図８と同様である。
【０１５７】
ティース一体型分割バックコア１１２Ｂ（Ｕ１＋），…，１１２Ｂ（Ｗ２−）に、それぞれ、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），…，１１４（Ｗ２−）を巻回する。次に、ティース一体型分割バックコア１１２Ｂ（Ｕ１＋），…，１１２Ｂ（Ｗ２−）の周方向の端面に形成された凹部と嵌合形状の凸部とを圧入して、ステータ１１０の組立が完了する。次に、バックコア１１２Ｂの外周側の複数箇所をフレーム１５０の内周側に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータSubAssy を構成する。尚、本実施例では、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだものを、フレーム１５０に圧入した状態で、ステータコア
１１２とステータコイル１１４とを一体モールドする場合について説明したが、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだ状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドし、その後、ステータコア１１２をフレーム１５０に圧入してもよい。
【０１５８】
モールド材によるモールド成形にあたっては、ステータコア１１２と、ステータコア
１１２の軸方向端部から軸方向に突出するステータコイル１１４のコイルエンド部を、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲むように、図示省略した治具を、ステータコア１１２とステータコア１１２とフレーム１５０からなる構造体に対して取り付け、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部，ステータコア１１２の隙間，ステータコイル１１４の隙間，ステータコア１１２とステータコイル１１４との間の隙間及びステータコア１１２とフレーム１５０との間の隙間にモールド材を充填し、モールド材を固化させ、モールド材が固化したら、図示省略した治具を取り外す。
【０１５９】
モールド成形したステータSubAssy の内周面、すなわち、ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋）,…,１１２（Ｗ２−）のティース部の先端部であって、ロータ１３０と径方向に対向する面側には切削加工が施されている。これにより、ステータ１１０とロータ１３０とのギャップのバラツキを低減して、ステータ１１０の内径真円度をさらに向上させている。また、モールド成形により一体化することにより、モールドしない場合に比べて、ステータコイル１１４に通電することにより発生する熱の放熱性をよくすることができる。また、モールド成形することにより、ステータコイルやティースの振動を防止することもできる。また、モールド成形した後、内径を切削加工することにより、内径真円度に基づくコギングトルクを低減することができる。コギングトルクを低減することにより、ステアリングの操舵感を向上することができる。
【０１６０】
フレーム１５０の内側には凸部１５０Ｔが形成されている。バックコア１１２Ｂの外周には、凸部１５０Ｔと対応するように凹部１１２ＢＯ２が形成されている。凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２は、相互に異なる曲率を有して係合しあう係合部ＩＰを構成しており、軸方向に連続して形成されかつ周方向に間隔をあけて８個設けられている。係合部は圧入部を兼ねている。すなわちフレーム１５０にステータコア１１２を固定する場合、係合部の凸部１５０Ｔの突端面と凹部１１２ＢＯ２の底面とが圧接するように、フレーム150の凸部１５０Ｔにバックコア１１２Ｂの凹部１１２ＢＯ２を圧入する。このように、本実施例は、部分圧入によってフレーム１５０にステータコア１１２を固定している。この圧入によって、フレーム１５０とステータコア１１２との間には微細な空隙が形成される。本実施例では、ステータコア１１２とステータコイル１１４とをモールド材ＭＲによってモールドする際、フレーム１５０とステータコア１１２との間に形成された空隙にモールド材ＲＭを同時に充填している。また、係合部は、フレーム１５０に対してステータコア１１２が周方向に回転することを防止するための回り止め部を兼ねている。
【０１６１】
このように、本実施例では、フレーム１５０にステータコア１１２を部分的に圧入しているので、フレーム１５０とステータコア１１２との間のすべりを大きくしかつ剛性を小さくできる。これにより、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間における騒音の減衰効果を向上させることができる。また、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間の空隙にモールド材を充填しているので、騒音の減衰効果をさらに向上させることができる。
【０１６２】
尚、凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２とは非接触として、両者は回り止めとしてのみ用い、この凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２の部分以外のフレーム１５０の内周面に対してバックコア１１２Ｂの外周面を圧入するように構成してもよいものである。
【０１６３】
また、以上の説明は、１０極１２スロットのＥＰＳモータについて説明したものであるが、次に、図９に左斜め斜線を施した８極９スロットと１０極９スロットのＥＰＳモータについて説明する。
【０１６４】
６極９スロットのＡＣモータに対して、８極９スロットと１０極９スロットのモータは、磁石磁束の利用率が高くできる。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）は、前述したように、「０.８３」となる。一方、８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、巻線係数ｋｗは０.９５であり、スキュー係数ｋｓは１.００であるので、磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）は、「０.９４」となる。したがって、本実施例の８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、磁石磁束の利用率（ｋｗ・ｋｓ）を高くすることができる。
【０１６５】
また、コギングトルクの周期は、極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数となるため、６極９スロットのＡＣモータにおけるコギングトルクの周期は、「１８」となり、８極９スロ
ットと１０極９スロットのモータでは、「７２」とできるため、コギングトルクを低減す
ることができる。
【０１６６】
さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクも小さくできるものである。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける内径真円度の誤差によるコギングトルクを、
「３.７」とすると、８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、「１.４」とできるため、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。さらに、モールド成形したステータSubAssy の内径を切削加工して、内径真円度を向上させる結果、さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。
【０１６７】
尚、８極９スロットと１０極９スロットのモータにおいては、図１１において説明したような１０極１２スロットのＥＰＳモータのように、例えば、Ｕ相について見ると、コイルＵ１＋とコイルＵ１−の直列回路に対して、コイルＵ２＋とコイルＵ２−の直列回路を並列接続する構成はとりえず、コイルＵ１＋，コイルＵ１−,コイルＵ２＋,コイルＵ２−を直列接続する必要がある。
【０１６８】
次に、図１４乃至図２１を用いて、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる制御装置
（インバータ装置）について説明する。
【０１６９】
図２０は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる制御装置（インバータ装置）の回路構成を示す。
【０１７０】
モータ制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０とを備えている。
【０１７１】
導体モジュール２３０は、電力線となるバスバー２３０Ｂがモールドにより一体成形されている。図中、太い実線部分は、バスバーを示している。導体モジュール２３０においては、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１が、電源であるバッテリＢＡとパワーモジュール２１０のＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子ＳＳＷのコレクタ端子を接続するバスバーに、図示のように接続されている。
【０１７２】
また、図中、二重丸で示す部分は、溶接接続部を示している。例えば、コモンフィルタＣＦの４個の端子は、バスバーの端子に溶接により接続されている。また、ノーマルフィルタＮＦの２個の端子，セラミックコンデンサＣＣ１，ＣＣ２のそれぞれ２個の端子，リレーＲＹ１の２個の端子も、それぞれ、バスバーの端子に溶接により接続されている。コモンフィルタＣＦ及びノーマルフィルタＮＦは、ラジオノイズを防止するために設置されている。
【０１７３】
また、パワーモジュール２１０からモータ１００にモータ電流が供給される配線にもバスバーを用いている。リレーＲＹ２，ＲＹ３は、パワーモジュール２１０からモータ100に至るバスバー配線に、それぞれ溶接により接続されている。リレーＲＹ１，ＲＹ２，
ＲＹ３は、モータの異常時，制御モジュールの異常時等において、モータへの通電を遮断するフェールセーフのために用いられている。
【０１７４】
制御モジュール２２０は、ＣＰＵ２２２及びドライバ回路２２４を備えている。ＣＰＵ２２２は、トルクセンサＴＳによって検出されたトルクや、レゾルバ１５６によって検出されたモータ１００の回転位置に基づいて、パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ制御する制御信号を、ドライバ回路２２４に出力する。ドライバ回路２２４は、ＣＰＵ２２２から供給される制御信号に基づいて、パワーモジュール210の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ駆動する。パワーモジュール２１０からモータに供給されるモータ電流は、モータ電流検出抵抗（シャント抵抗）ＤＲ１，ＤＲ２によって検出され、増幅器ＡＰ１，ＡＰ２によってそれぞれ増幅された上、ＣＰＵ２２２に入力する。ＣＰＵ２２２は、モータ電流が目標値となるようにフィードバック制御する。
ＣＰＵ２２２は、外部のエンジンコントロールユニットＥＣＵ等とＣＡＮ等により接続されており、情報の授受を行える構成となっている。
【０１７５】
ここで、図中、△印は、リードフレームを用いて半田付けにより接続された部分を示している。リードフレームを用いることにより応力を緩和する構造としている。リードフレームの形状等については、図１５を用いて後述する。制御モジュール２２０と、パワーモジュール２１０若しくは導体モジュール２３０との電気的接続部には、リードフレームを用いた半田付け接続が用いられている。
【０１７６】
パワーモジュール２１０は、ＩＧＢＴなどの６個の半導体スイッチング素子ＳＳＷを備えている。半導体スイッチング素子ＳＳＷは、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相毎に、上アームと下アームにそれぞれ直列されている。ここで、図中、×印は、ワイヤボンディングにより接続した電気的接続部を示している。すなわち、パワーモジュール２１０から導体モジュール２３０のバスバーを介して、モータ１００にモータ電流が供給されるが、この電流は、例えば、１００Ａの大電流である。そこで、大電流を流すことができ、しかも
、応力を緩和できる構造として、ワイヤボンディングにより接続している。この詳細については、図１６を用いて後述する。また、半導体スイッチング素子ＳＳＷに対する電源供給ライン及びアースラインもワイヤボンディング接続されている。
【０１７７】
図１４，図１５は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる制御装置(インバータ装置)の全体構成を示すものであって、図２０に示した回路構成が適用された実際の物理的構成を示す。
【０１７８】
図１４に示すように、モータ制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０と、ケース２４０と、シールドカバー２５０とを備えている。
【０１７９】
パワーモジュール２１０は、メタル基板の上に絶縁物を介して配線パターンが形成され、その上に、図２２を用いて説明したＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子ＳＳＷが取り付けられている。パワーモジュール２１０には、複数のリードフレーム２１０ＬＦの一端が半田付けにより固定されている。リードフレーム
２１０ＬＦは、パワーモジュール２１０と制御モジュール２２０を電気的に接続するために用いられる。
【０１８０】
制御モジュール２２０は、ＰＣＢ基板の上にＣＰＵやドライバ回路などが取り付けられている。図示の状態では、基板の下側の面に、ＣＰＵやドライバ回路などが取り付けられている。また、制御モジュール２２０には、信号コネクタ２２０Ｃが取り付けられている。
【０１８１】
導体モジュール２３０は、電力線となるバスバー２３０Ｂがモールドにより一体成形されており、同時に、モータにモータ電流を供給する端子であるモータコネクタ２３０ＳＣや、バッテリーから電力が供給される電源コネクタ２３０ＰＣも一体成形されている。また、導体モジュール２３０には、リレー・コイル・コンデンサなどのパーツ２３０Ｐが予め取り付けられている。パーツ２３０Ｐの端子と、バスバー２３０ＢとはＴＩＧ溶接（アーク溶接）により固定されている。
【０１８２】
ケース２４０は、アルミ製である。組立時には、ケース２４０の中に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０が、それぞれ、ネジ止めされる。次に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０の上の位置に、制御モジュール２２０が同じくネジ止めされる。そして、リードフレーム２１０ＬＦの多端が制御モジュール２２０の端子と半田付けされる。最後に、シールドカバー２５０をネジ止めすることにより、モータ制御装置２００が製造される。
【０１８３】
導体モジュール２３０は、図１５に示すように、複数のバスバーＢＢ１,ＢＢ２,ＢＢ３，ＢＢ４，ＢＢ５，ＢＢ６，ＢＢ７がモールド成形されている。バスバーの端子と、図
１１で説明したコモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３などの電気部品の端子は、溶接により接続される。
【０１８４】
パワーモジュール２１０には、複数の半導体スイッチング素子ＳＳＷが取り付けられている。パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０の間は、５カ所において、ワイヤボンディングＷＢ１，ＷＢ２，ＷＢ３，ＷＢ４，ＷＢ５によって電気的に接続されている
。一つのワイヤボンディングＷＢ１についてみると、例えば、直径５００μｍのアルミワイヤを５本並列に接続している。
【０１８５】
パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０は、同一平面上に、対向して配置している。すなわち、パワーモジュール２１０は、ケース２４０の一方の側に配置し、導体モジュール２３０は、ケース２４０の他方の側に配置している。したがって、ワイヤボンディングの作業が容易に行うことができる。
【０１８６】
図１６は、本実施例のＥＰＳシステムに用いられる制御装置の導体モジュールの構成を示すものであって、底面側から見た状態を示す。
【０１８７】
導体モジュール２３０は、モールド成形されており、予め、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３などの電気部品の端子を挿入するための孔が形成されている。それらの位置に電気部品を配置し、図示の底面側において、電機部品の端子とバスバーの端子を溶接接続する。
【０１８８】
図１７は図１５のＸ１−Ｘ１矢視断面を示す。
【０１８９】
アルミケース２４０の内部底面には、パワーモジュール２１０と、導体モジュール230とが、それぞれネジ止めされている。導体モジュール２３０は、図２０で説明したように、各電気部品が配置され、バスバーと溶接された状態で一体モジュールとなったものが、ネジ止めされる。その後、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０との電気的接続部は、ワイヤボンディングＷＢにより接続される。
【０１９０】
パワーモジュール２１０には、リードフレームＬＦの下端が半田接合により固定されている。この状態で、その上に、制御モジュール２２０を載置し、リードフレームＬＦの多端を制御モジュール２２０の端子に半田接合により固定する。制御モジュール２２０は、ケース２４０にネジ止めされる。その後、ケース２４０の上端に、シールドカバー２５０がネジ止めされる。
【０１９１】
図１８は、パワーモジュールと導体モジュールとの接続部の詳細構造を示す。
【０１９２】
パワーモジュール２１０は、半導体スイッチング素子ＳＳＷが実装されており、その放熱のために、メタル基板ＭＰ（例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ））を用いている。メタル基板ＭＰと、ケース２４０の間には、熱伝導グリースＨＣＧを介在させ、半導体スイッチング素子ＳＳＷにて発生する熱を、メタル基板ＭＰ−熱伝導グリースＨＣＧを介して、アルミ製のケース２４０から放熱する構造としている。メタル基板ＭＰの上には、絶縁膜ＩＭを介して、配線パターンＷＰが形成されている。絶縁膜ＩＭは、低弾性絶縁層を用いている。配線パターンＷＰは、厚さ１７５μｍの銅（Ｃｕ）箔をエッチングによりパターニングしている。配線パターンＷＰの上には、導体モジュール２３０との電気的接続に用いるアルミパッドＰＤが形成されている。アルミパッドＰＤの裏面には、ニッケルメッキ膜が形成されている。
【０１９３】
一方、導体モジュール２３０は、バスバーＢＢがモールド成形されている。バスバー
ＢＢの端部で、パワーモジュール２１０との接続部の表面には、ニッケルメッキ膜が形成されている。
【０１９４】
そして、パワーモジュール２１０のバスバーＢＢと、導体モジュール２３０のアルミパッドＰＤの間が、アルミワイヤにより、ワイヤボンディングＷＢにより接続されている。
【０１９５】
上述したように、導体モジュール２３０の基板としてメタル基板を用いているため、線膨張係数が大きく、導体モジュール２３０の温度変化に伴って、膨張収縮を繰り返すため
、パワーモジュール２１０との電気的接続部にはストレスが掛かる。パワーモジュール
２１０と、導体モジュール２３０との間には、大電流（例えば１００Ａ以上）が流れるため、バスバーのような導体を用いて接続するのが好ましいが、そうすると、熱ストレスによって接合部の剥離が生じる恐れがある。それに対して、本実施例のように、可逆変化しやすいアルミワイヤを用いることにより、導体モジュール２３０の熱変形はアルミワイヤによって吸収され、電気的接合部にストレスが掛かることを防止でき、ストレスフリーとすることができる。但し、大電流を流すことができるようにするため、アルミワイヤは例えば、直径５００μｍの物を５本並列接続している。
【０１９６】
配線パターンとしては、厚さ１７５μｍの銅（Ｃｕ）箔をエッチングによりパターニングしたものを用いているが、例えば、厚さ１０５μｍ〜２００μｍの範囲のものを用いることにより、抵抗値を小さくでき、大電流が流れても発熱量を小さくすることができる。さらに、好ましくは、配線パターンとしては、厚さ１４５μｍ〜１７５μｍの範囲のものを用いる。１４５μｍ以上とすることにより、１０５μｍの場合に対して、抵抗値を小さくでき、大電流に対する発熱量を小さくできる。また、厚さ２００μｍの銅箔をエッチングによりパターニングする場合、パターンピッチは大きくなり、小さなチップ抵抗やチップコンデンサを載置できなくなる場合も生じるが、１７５μｍ以下とすることにより、小さなチップ部品も用いることができる。
【０１９７】
図１９は、パワーモジュールと制御モジュールとのリードフレームによる接続部の詳細構造を示す。
【０１９８】
パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０とは、リードフレームＬＦにより接続される。リードフレームＬＦは、例えば、厚さ０.１５mmの黄銅板材を用い、その形状は、図示するように、その途中において、屈折部を有するものとしている。上述したように、パワーモジュール２１０の基板として、メタル基板ＭＰを用いているため、熱ストレスによりパワーモジュール２１０と制御モジュール２２０の電気的接合部に熱ストレスが掛かるのを防止するために、上述するリードフレームＬＦを用いている。パワーモジュール２１０とリードフレームＬＦの一端、及び制御モジュール２２０とリードフレームＬＦの他端は、半田付けされている。かかる構造により、信号ライン接続をストレスフリーとすることができる。
【０１９９】
図２１は、本実施例のＥＰＳシステムの制御装置（インバータ装置）の他の構成例を示す。
【０２００】
本実施例の構造は、基本的には、図１４，図１５に示したものと同様である。また、回路構成は、図２０に示したものと同様である。
【０２０１】
図２１では、ケース２４０の中に、パワーモジュール２１０と、導体モジュール230Ａとを取り付けた状態を示しており、制御モジュール２２０は未取り付け状態を示している。
【０２０２】
本例では、導体モジュール２３０Ａの形状が、図１６に示した導体モジュール２３０とは多少異なっている。すなわち、図１６の導体モジュール２３０は、平面形状が長方形であるのに対して、導体モジュール２３０Ａは、Ｌ字形状となっている。そして、符号Ｙ１部においては、電解コンデンサやセラミックコンデンサの端子を溶接により、バスバーに接続固定している。他の符号Ｙ２部においては、図１６と同様に、リレー，ノーマルフィルター，コモンフィルターの端子を、ＴＩＧ溶接（アーク溶接）により、バスバーに接続固定している。
【０２０３】
以上説明したように、本実施例によれば、パワーモジュール２１０と導体モジュール
２３０の間の接続は溶接により行い、制御モジュール２２０とパワーモジュール２１０の間の接続は半田により行うようにしている。これにより、大電流が流れる部分では溶接接続して、半田接続した場合の熔解を防止して、信頼性を上げることができる。また、他の箇所は半田接続することにより、製造性を向上できる。
【０２０４】
また、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０の間の接続は、ワイヤボンディングにより接続することにより、大電流ラインに対する応力を緩和することができ、さらに、複数本のワイヤを並列接続することにより、大電流を流すことができる。
【０２０５】
さらに、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０は、同一平面上に、対向して配置している。すなわち、パワーモジュール２１０は、ケース２４０の一方の側に配置し、導体モジュール２３０は、ケースの他方の側に配置している。したがって、ワイヤボンディングの作業が容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムの電源として用いられる鉛蓄電池の単電池の内部構成を示す部分断面図である。
【図２】図１の円柱状の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す斜視図である。
【図３】方形状の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す斜視図である。
【図４】複数の円柱状の単電池を搭載した鉛蓄電池の外観構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例である捲回式鉛蓄電池の特性と、比較例である積層式鉛蓄電池の特性とを比較するものであり、周囲温度−３０°の条件下において、本発明の実施例である捲回式鉛蓄電池と比較例である積層式鉛蓄電池とを用いて電動パワーステアリング用モータを駆動した時の電動パワーステアリング用モータの回転数−トルク特性を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例である捲回式鉛蓄電池の端子電圧（電池電圧），捲回式鉛蓄電池に流れ込む充電電流及び捲回式鉛蓄電池から流れ出る放電電流の時間に対する変化を示す特性図である。
【図７】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータの構成を示す断面図であり、（Ａ）は図７のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ部の拡大断面図である。
【図９】交流モータにおける回転子の極数Ｐと固定子のスロット数Ｓの関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータのコギングトルクの実測値を示す測定図であり、（Ａ）は、角度（機械角）が０〜３６０°の範囲について実測したコギングトルク（ｍＮｍ）を示す測定図、（Ｂ）は、（Ａ）に示したコギングトルクの高調波成分を各時間次数毎に分離した時の波高値（ｍＮｍ）を示す測定図である。
【図１１】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータのステータコイルの結線関係を示す結線図である。
【図１２】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータのステータコイルの結線状態を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられるモータの他の構成を示す図であり、図７のＡ−Ａ矢視断面に相当する断面図である。
【図１４】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の構成を示す図であり、パワーモジュールと導体モジュールとがケースの中に取り付けられており、制御モジュールが未取り付けになっている状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の導体モジュールの構成を示す図であり、底面側から見た状態を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の構成を示す図であり、図１５のＸ１−Ｘ１矢視断面図である。
【図１８】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の構成を示す図であり、パワーモジュールと導体モジュールとの接続部の詳細構造を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の構成を示す図であり、パワーモジュールと制御モジュールとのリードフレームによる接続部の詳細構造を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の回路構成を示す回路図である。
【図２１】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる制御装置の他の構成を示す斜視図である。
【図２２】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムに用いられる電源及びアクチュエータの電気的な回路構成を示す回路図である。
【図２３】本発明の実施例である電動パワーステアリングシステムのシステム構成を示す平面図である。
【図２４】比較例である積層式鉛蓄電池の内部構成を示す部分断面斜視図である。
【図２５】比較例である積層式鉛蓄電池の端子電圧（電池電圧），積層式鉛蓄電池に流れ込む充電電流及び積層式鉛蓄電池から流れ出る放電電流の時間に対する変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【０２０７】
２０…負極板、２１…正極板、２２…セパレータ、１００…電動パワーステアリング用モータ、１１０…ステータ、１１２…ステータコア、１１４…ステータコイル、１１６…結線リング、２００…制御装置、２１０…パワーモジュール、２２０…制御モジュール、
２３０…導体モジュール、３００…バッテリ。
【図１】
2006187130.tif 000003
【図２】
2006187130.tif 000004
【図３】
2006187130.tif 000005
【図４】
2006187130.tif 000006
【図５】
2006187130.tif 000007
【図６】
2006187130.tif 000008
【図７】
2006187130.tif 000009
【図８】
2006187130.tif 000010
【図９】
2006187130.tif 000011
【図１０】
2006187130.tif 000012
【図１１】
2006187130.tif 000013
【図１２】
2006187130.tif 000014
【図１３】
2006187130.tif 000015
【図１４】
2006187130.tif 000016
【図１５】
2006187130.tif 000017
【図１６】
2006187130.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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