(57)【要約】【課題】  トルク脈動の低減したモータと製造性の優れた制御装置とを備えた電動パワーステアリング駆動システムを提供することにある。【解決手段】  モータ１００のステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、バックコア１１２Ｂとは分離して作られるともに、バックコア１１２Ｂの内周側に固定された複数のティース１１２Ｔとからなる。ロータ１３０のマグネット１３４の個数（極数）と、スロットの数との間には、８極−９スロット，１０極−９スロット若しくは１０極−１２スロットの関係がある。ステータコイル１１４の直径は、φ１．０ｍｍ以上である。制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０と、制御モジュール２２０とを備え、パワーモジュール２１０の端子と、導体モジュール２３０のバスバーを溶接により接続し、パワーモジュール２１０の端子と、制御モジュール２２０の端子を半田により接続している。【選択図】図１０
2006021552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング用モータと、このモータを駆動する交流電流を発生する制御装置とを有する電動パワーステアリングシステムであって、
前記電動パワーステアリング用モータは、
ステータコイルを備えたステータと、このステータの内側に回転自在に支持されたロータとを有し、
前記ロータは、ロータコアと、このロータコアの表面に固定された複数のマグネットとからなり、
前記電動パワーステアリング用モータはさらにステータの側部に交流電流をステータコイルに供給するための接続板を有し、
前記制御装置は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、
前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、
前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、
前記導体モジュールは板状の導体を有する底部と回路部品とを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路形成し、前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよびコンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状導体とを溶接で接続し、
前記ケースの内部に設けられた前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、
前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行い、
前記パワーモジュール出発生した三相交流電流は、前記導体モジュールおよび前記電動パワーステアリング用モータの前記結線板を介して前記ステータコイルに供給されることを特徴とする電動パワーステアリング用の制御装置。
【請求項２】
電動パワーステアリング用モータと、このモータを駆動する交流電流を発生する制御装置とを有する電動パワーステアリングシステムであって、
前記電動パワーステアリング用モータは、
ステータコイルを備えたステータと、このステータの内側に回転自在に支持されたロータとを有し、
前記ステータは、ステータ鉄心を分割した状態でステータコイルを備え、その後にステータ鉄心を一体化した構造をなし、
前記ロータは、ロータコアと、このロータコアの表面に固定された複数のマグネットとからなり、さらに前記マグネットはそのステータ側が曲線形状で、軸方向に磁化されていると共に、周方向に交互に極性が反転しており、
前記電動パワーステアリング用モータはさらにステータの側部に交流電流をステータコイルに供給するための接続板を有し、
前記制御装置は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、
前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、
前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、
前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、リレーとコンデンサとを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路形成し、
前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、
前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室に前記リレーと前記コンデンサとを配置し、
上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記リレーおよび前記コンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状の導体とを溶接で接続し、
前記パワーモジュールで発生した交流電流を前記電動パワーステアリング用モータの接続板を介して前記ステータコイルに供給することを特徴とする電動パワーステアリング用の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電動パワーステアリング駆動システムにおいて、
前記パワーモジュールと、前記導体モジュールの溶接接続は、複数の線をワイヤーボンディングにより接続した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４】
請求項１ないし請求項３に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記電動パワーステアリング用モータのステータコイルはデルタ結線し、さらに各相間のコイルは並列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５】
半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、
前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、
前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、
前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、フィルターとコンデンサを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路構成し、前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよびコンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状導体とを溶接で接続し、
前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールを固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、
前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行うようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング用の制御装置。
【請求項６】
半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、
前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、
前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、
前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、フィルターとコンデンサを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路構成し、
前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、
前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室に前記フィルターと前記コンデンサとを配置し、
上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよび前記コンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状の導体とを溶接で接続し、
前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行うようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング用の制御装置。
【請求項７】
半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、
前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、
前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、
前記導体モジュールは樹脂で作られた縦構造部材と底部と前記底部に設けられた板状の導体と、リレーとコンデンサとを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための電気回路構成し、
前記ケース内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室内に前記リレーと前記コンデンサとを配置し、
上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記室内に配置された前記フィルターおよび前記コンデンサの端子を前記穴から上方向に突き出し、前記板状の導体の一部を上方向に曲げ、前記板状の導体の上方向に曲げた部分と前記フィルターおよび前記コンデンサの突き出した端子とを電気的に接続し、
前記ケースの内部の前記導体モジュールとケース内部の他方側側面との間の室に前記パワーモジュールを配置し、
前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とをワイヤー本ディングを介して電気的に接続し、
前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記制御モジュールとを半田により接続し、
前記ケースの導体モジュール側の側面に、パワーステアリング用モータに三相交流電流を供給するためのコネクターを配置したことを特徴とする電動パワーステアリング用の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング用制御装置および電動パワーステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリングシステムとしては、例えば、特開２００３ー２６７２３３号公報に記載のように、組立性を向上するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３ー２６７２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００３ー２６７２３３号公報の記載のものでは、モータそのものの構成が不明であり、また、製造性の点で十分でないものである。
【０００５】
車両用の電動パワーステアリングシステムは、運転者の操舵操作に応じて補助的な操舵力を発生するシステムである。このシステムにより、運転者は小さな力で操舵操作を行うことができる。車両が停止した状態でステアリングホイールを動かす場合、車輪と地面との間の摩擦力が大きく、ステアリングホイールを動かす操舵操作には大きな力が必要である。従ってこのような状態では、電動パワーステアリングシステムがアシストする力が大きくなり、電動パワーステアリングシステムには大きなトルクを発生することが求められる。
【０００６】
本発明の目的は、大きなトルクを発生できる電動パワーステアリング用制御装置あるいは電動パワーステアリングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、電動パワーステアリング用モータと、このモータを駆動する交流電流を発生する制御装置とを有する電動パワーステアリングシステムであって、前記電動パワーステアリング用モータは、ステータコイルを備えたステータと、このステータの内側に回転自在に支持されたロータとを有し、前記ロータは、ロータコアと、このロータコアの表面に固定された複数のマグネットとからなり、  前記電動パワーステアリング用モータはさらにステータの側部に交流電流をステータコイルに供給するための接続板を有し、前記制御装置は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、前記導体モジュールは板状の導体を有する底部と回路部品とを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路形成し、前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよびコンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状導体とを溶接で接続し、前記ケースの内部に設けられた前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行い、前記パワーモジュール出発生した三相交流電流は、前記導体モジュールおよび前記電動パワーステアリング用モータの前記結線板を介して前記ステータコイルに供給されるものである。  
かかる構成により、トルク脈動の低減したモータを利用して、製造性の優れた電動パワーステアリング駆動システムが得られるものである。
【０００８】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、電動パワーステアリング用モータと、このモータを駆動する交流電流を発生する制御装置とを有する電動パワーステアリングシステムであって、前記電動パワーステアリング用モータは、  ステータコイルを備えたステータと、このステータの内側に回転自在に支持されたロータとを有し、前記ステータは、ステータ鉄心を分割した状態でステータコイルを備え、その後にステータ鉄心を一体化した構造をなし、前記ロータは、ロータコアと、このロータコアの表面に固定された複数のマグネットとからなり、さらに前記マグネットはそのステータ側が曲線形状で、軸方向に磁化されていると共に、周方向に交互に極性が反転しており、前記電動パワーステアリング用モータはさらにステータの側部に交流電流をステータコイルに供給するための接続板を有し、前記制御装置は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、リレーとコンデンサとを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路形成し、前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室に前記リレーと前記コンデンサとを配置し、上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記リレーおよび前記コンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状の導体とを溶接で接続し、前記パワーモジュールで発生した交流電流を前記電動パワーステアリング用モータの接続板を介して前記ステータコイルに供給するものである。  
かかる構成により、トルク脈動の低減したモータを利用して、製造性の優れた電動パワーステアリング駆動システムが得られるものである。
【０００９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記パワーモジュールと、前記導体モジュールの溶接接続は、複数の線をワイヤーボンディングにより接続したものである。
（４）上記（１）〜（３）において、好ましくは、前記電動パワーステアリング用モータのステータコイルはデルタ結線し、さらに各相間のコイルは並列接続されているものである。
（５）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、フィルターとコンデンサを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路構成し、前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよびコンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状導体とを溶接で接続し、前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールを固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行うようにしたものである。  
かかる構成により、トルク脈動の低減したモータを利用して、製造性の優れた電動パワーステアリング駆動システムが得られるものである。
（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、前記導体モジュールは樹脂で作られた底部と前記底部に設けられた板状の導体と、フィルターとコンデンサを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための回路構成し、前記ケースの内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの内部の他方側に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とを電気的に接続し、前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室に前記フィルターと前記コンデンサとを配置し、上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記穴から前記フィルターおよび前記コンデンサの端子を突き出し、前記突き出した端子と前記板状の導体とを溶接で接続し、前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記制御モジュールとの接続を半田により行うようにしたものである。  
かかる構成により、トルク脈動の低減したモータを利用して、製造性の優れた電動パワーステアリング駆動システムが得られるものである。
（７）また、上記目的を達成するために、本発明は、半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールと導体モジュールと制御モジュールとをケース内に備え、前記制御モジュールは、前記パワーモジュールの半導体スイッチング素子を制御してパワーステアリング用モータを駆動する三相交流電流を発生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、前記パワーモジュールは半導体スイッチング素子を有し、前記制御信号に基づき前記モータを駆動するための３相交流電流を発生し、前記導体モジュールは樹脂で作られた縦構造部材と底部と前記底部に設けられた板状の導体と、リレーとコンデンサとを有し、前記板状の導体はパワーステアリング用のモータに供給する３相交流電流を流すための電気回路構成し、前記ケース内部の一方側に前記導体モジュールをその底部が上に位置するように固定し、前記ケースの底面と、上に位置するように配置された前記導体モジュールの底部との間に室を形成し、前記室内に前記リレーと前記コンデンサとを配置し、上に位置するように配置された前記導体モジュールの低部には穴が設けられ、前記室内に配置された前記フィルターおよび前記コンデンサの端子を前記穴から上方向に突き出し、前記板状の導体の一部を上方向に曲げ、前記板状の導体の上方向に曲げた部分と前記フィルターおよび前記コンデンサの突き出した端子とを電気的に接続し、前記ケースの内部の前記導体モジュールとケース内部の他方側側面との間の室に前記パワーモジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記導体モジュールの板状導体とをワイヤー本ディングを介して電気的に接続し、前記パワーモジュールの上に前記制御モジュールを配置し、前記パワーモジュールと前記制御モジュールとを半田により接続し、前記ケースの導体モジュール側の側面に、パワーステアリング用モータに三相交流電流を供給するためのコネクターを配置したものである。  
かかる構成により、トルク脈動の低減したモータを利用して、製造性の優れた電動パワーステアリング駆動システムが得られるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大きなトルクを発生する電動パワーステアリングシステムを得ることができる。
【００１１】
さらに以下で説明する実施の形態は次のような効果を有している。
【００１２】
操作のフィーリングの良い電動パワーステアリングシステムを得ることができる。具体的に説明すると、以下の実施の形態では、モータのコギングトルクを非常に小さくできる。これによりトルク脈動を極めて小さく押えることができ、操作のフィーリングがたいへん良くなる。車両を安全に操舵するには運転者が安心して操舵操作に集中できることが大切である。ステアリングホイールを操作した場合にフィーリングが悪いとそのことが気になり、操作に集中しがたくなる。安全の面からもコギングトルクを低減し、操作のフィーリングを良くすることが重要である。
【００１３】
さらに以下の実施の形態では、大きなトルクを発生できるとともに、モータあるいはモータの駆動電流発生装置の形状をそれぞれ小型にできる。
【００１４】
さらに以下の実施の形態では、モータの駆動電流発生装置が製作し易い構造であり、製造作業性に優れている。製造工程において、製造対象の装置内部の電気回路の配線端子を自動的に接続するための機械や器具を使用できる構造を有していること、製造対象製品の回路素子が前記接続作業を考慮した配置であることが必要である。以下の実施の形態では、製造作業の機械化に適した構造や回路素子の配置になっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータおよびシステムを説明する。図１〜図７はトルクを発生するモータの構造および動作を説明する図であり、図８と図９は電動パワーステアリングのシステムを説明する図である。
【００１６】
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータについて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータの構成を示す横断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
電動パワーステアリング用モータ（以下モータと記す）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。モータ１００は、車両に積載された電源であるバッテリー、例えば１４Ｖ電源（１２ボルト系電源）あるいは２４ボルト電源、４２ボルト電源（３６ボルト系電源）、４８ボルト電源から供給される電力で駆動される。
【００１８】
ステータ１１０は、珪素鋼板を回転軸方向に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に示すように、円環状のバックコア１１２Ｂ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１１２Ｔとか構成される。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。なおこの例ではステータコア１１２はバックコア１１２Ｂとティース１１２Ｔとに分割されているが、他の分割でも良い。例えば図７を使用して後述する如く、バックコア１１２Ｂとティース１１２Ｔを一体にし、バックコア１１２Ｂを各ティース１１２Ｔ間でそれぞれ分割しても良い。
【００１９】
上述のようにステータコア１１２を分割しステータコイルをステータティースに取り付けた後にスタータを完成する理由は、各ティースのロータ側面での隣接するティース間のギャップを小さくして周方向の磁気回路定数の変動を小さくすることにより、コギングトルクを小さくすることにある。ロータ面に対向するティース面のティース間の間隔を小さくするとステータコイルの装着が困難になる。この実施例ではステータコイルの幅より上記ティース間のギャップを小さくしているので、上記ギャップからステータコイルをスロット内へ入れることは困難である。従ってステータコア１１２を分割し、ディースにステータコイルを装着した後、分割したステータコア１１２を一体にすることでステータコイルを備えたステータ１１０を完成するものである。
【００２０】
図１と図２の実施例は、バックコア１１２Ｂを作っておき、このバックコア１１２Ｂにステータコイルを備えた複数のティースを固定するものである。この方法は、バックコア１１２Ｂが円周方向につながっているので、完成したステータにおけるティースのロータ側の精度が出し易く、径方向の製造誤差を小さくできる。  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。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。電動パワーステアリング用のモータとしては、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。これによりモータ１００の回転軸方向の長さを短くすることができる。スタータコイル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、電流値に対する発熱が押えられ、モータの温度上昇を抑えることができる。ステータコイル１１４の抵抗値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。
【００２１】
電動パワーステアリング用のモータは上述のごとく車両に搭載された電源により駆動される。上記電源は出力電圧が低い場合が多い。電源端子間にインバータを構成するスイッチング素子や上記モータ、その他電流供給回路の接続手段が等価的に直列回路を構成し、上記回路においてそれぞれの回路構成素子の端子電圧の合計が上記電源の端子間電圧になるので、モータに電流を供給するためのモータの端子電圧は低くなる。このような状況でモータに流れ込む電流を確保するにはモータの銅損を低く押えることが極めて重要である。この点から車両に搭載される電源は５０ボルト以下の低電圧系が多く、ステータコイル１１４を集中巻とすることが望ましい。特に１２ボルト系電源を使用する場合は極めて重要である。
【００２２】
またパワーステアリング用の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。
【００２３】
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。パワーステアリング用の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径方向の寸法精度を向上するため、ステータ内部を再度切削加工することが考えられる。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。
【００２４】
ステータコイル１１４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相から構成され、それぞれ複数のコイルから構成される。複数のコイルは、図６を用いて後述するように、３相の各相毎に、ステータコイル１１４の左側に設けられた結線板１１６（図６ではＣＲ）によって結線されている。結線板１１６（図６ではＣＲ）は周方向に伸びる形状を有する銅などの導体板からなり、周方向に配置されるステータコイル端部を接続する。この接続によりステータコイルに大電流を供給できる。
【００２５】
電動パワーステアリング用の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）が早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５０アンペア以上の場合がある。７０アンペアあるいは１５０アンペアの場合も考えられる。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板１１６を用いることはたいへん重要である。上記結線板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。このことによる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。
【００２６】
ステータコイル１１４を有するステータコア１１２は樹脂により一体にモールドされる。この一体成形されたステータは、アルミなどの金属で形成された円筒状のヨーク１５０の内側に圧入され、固定されている。自動車に搭載されるパワーステアリングモータ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、筒状ヨーク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構造である。円筒金属にステータを圧入することが望ましい。この実施例では、圧入後さらにヨークの外周から螺子止めしてヨークとステータとを固定し、圧入に加え回止を施している。
【００２７】
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他の製法に比べ、製造が容易である。上述のごとくパワーステアリング用のモータは振動や熱変化が極めて大きく、ステンレスのカバー１３６を設ける構造は破損し易い永久磁石を保持、磁石の破損を防止するのに優れている。また上述のとおり、仮に破損しても磁石の破損片の飛散を防止できる。
【００２８】
円筒形状のヨーク１５０の一方の端部には、フロントフランジ１５２Ｆが設けられており、ヨーク１５０とフロントフランジ１５２Ｆとは１２０度間隔で設けられたボルトＢ１により固定されている。また、ヨーク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に固定されたロータ１３０が回転自在に支持されている。
【００２９】
シャフト１３８の一方の端部（図示左側の端部）には、レゾルバロータ１５６ＲがナットＮ１によって固定されている。また、リアフランジ１５２Ｒには、レゾルバステータ１５６Ｓが取り付けられている。レゾルバステータ１５６Ｓは、レゾルバ押さえ板１５６ＢをネジＳＣ１によりリアフランジ１５２Ｒに固定することにより、取り付けられる。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、ロータ１３０の回転位置、すなわちロータ１３０の表面に設けられた複数のマグネット１３４の位置を検出できる。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。
【００３０】
図６で、結線板ＣＲ（図１の１１６）によって接続されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相には、各々パワーケーブル１６２を介して、外部のインバータ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によりヨーク１５０に取り付けられている。レゾルバステータ１５６Ｓから検出されたロータ回転位置（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。
【００３１】
次に、図２を用いて、ステータ１１０及びロータ１３０の詳細構成について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３２】
最初に、ステータ１１０の構成について説明する。図１に示したステータコア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とか構成される。バックコア１１２Ｂ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。
【００３３】
本実施形態では、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
バックコア１１２Ｂに、１２個のステータコイル１１４及びティース１１２Ｔを固定した状態で、熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータを構成する。モールド成形したステータの内周面，すなわち、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）の先端部であって、ロータ１３０と面する側を切削加工して、ステータ１１０の内径真円度を向上して、ステータ１１０とロータ１３０のギャップのバラツキを低減する。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熱引きをよくすることができる。また、ステータを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。さらにステータのスロット内のステータコイル１１４をモールドでスロット内に固定するとともにスロット内の空間をモールド材で充填している。ステータを一体形成した後、コギングトルクの低減のためにティース内側を切削加工しても、スロット内を樹脂で充填しているので、ティース間のギャップから切削粉がスロット内に入り込むのを防止できる。また切削加工による振動が原因で生じる不具合に対して機械的に強い構造でありステータコイルを保護することができる。  上記切削加工の効果について図１、図２、図６に示す実施の形態で具体的に説明する。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の制作誤差，ティース１１２Ｔの制作誤差や、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、ステータを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。
【００３７】
この一体成形物のステータは、ヨーク１５０の内側に圧入され、固定されている。このとき、ヨーク１５０の内側には複数の凸部１５０Ｔが形成されており、また、バックコア１１２Ｂの外周には複数の凹部１１２ＢＯ２が形成されており、両者が係合することにより、バックコア１１２Ｂがヨーク１５０に対して円周方向に回転することを防止している。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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本の線で連続して２つの巻回コイル１１４（Ｕ１＋）と１１４（Ｕ１−）を形成し、形成した連続するそれぞれのコイルをそれぞれのティースに挿入して、ティースに巻回したステータコイルを構成する。ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と１１４（Ｕ２−）も、１本の線で連続して巻回を形成し、連続したコイルのそれぞれをそれぞれのティースに挿入している。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、それぞれ同様である。
【００４１】
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バラバラに形成するのではなく、接続された状態で形成することにより作業性が向上する。またステータコイルの結線作業において、図５を用いて後述するように、各相同士、また異相を結線板で結線する際に、結線板の構成を簡単にすることができる。また結線部の構造が簡素化できる。
【００４２】
次に、ロータ１３０の構成について説明する。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複数個の例えば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は積層構造であり、磁性体からなる積層板がシャフトの軸方向に積層され、シャフト１３８に機械的に固定されている。
【００４３】
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。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反転す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。
【００４４】
また、マグネット１３４は、それぞれ、断面形状が表面曲線型（かまぼこ型）の形状となっている。ここで表面曲線型（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。詳述すると表面曲線型（かまぼこ形状）とは、ロータ鉄心に接する面はほぼ平らで、周方向の両端は略半径方向に伸びており、前記集方向の両端の略半径方向に伸びた部分に続き、この略半径方向に伸びた左右の側部が曲線でつながる形状である。この形状は図２や図７に示す形状である。このような表面曲線型（かまぼこ形状）の形状とすることにより、磁束分布を正弦波状に近づけることができ、正弦波電圧が加えられることによって発生する誘起電圧波形をほぼ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こうじょうできる。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。但し、この方法は正確な着磁が技術的に難しいので、多少のコギングトルクの発生を容認することが必要となる。  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。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態のロータ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、本実施形態のモータは、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。
【００４６】
ここで、図３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。図３は、ＡＣモータの極数Ｐとスロット数Ｓの関係の説明図である。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、製作可能な極数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スロットが本実施形態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スロットとについては、後述する。また、図１に示したＷＰＳ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。
【００４７】
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。
【００４８】
６極９スロットのＡＣモータに対して、本実施形態の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、本実施形態の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、本実施形態の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。
【００４９】
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、本実施形態の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。
【００５０】
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、本実施形態の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、本実施形態では、モールド成形したステータ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。
【００５１】
ここで、図４を用いて、本実施形態による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。図４は、図１と図２に示す本発明の一実施形態による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の説明図である。
【００５２】
図４（Ａ）は、角度（機械角）が０〜３６０°の３６０°の範囲について実測したコギングトルク（ｍＮｍ）を示している。図４（Ｂ）は、図４（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て、波高値（ｍＮｍ）示したものである。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「１０」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「１２」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。
【００５３】
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。
【００５４】
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４（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。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。
【００５５】
本実施形態のモータ１００は、車載のバッテリー（例えば、電圧１４Ｖ）を電源とするモータである。モータ１００の取り付け位置は、ステアリングの近傍やステアリングの回転力を車輪に伝達するラック＆ピニオンギアのラック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する必要がある。その一方では、ステアリングをパワーアシストするために大トルク（例えば、４．５Ｎｍ）を必要とする。
【００５６】
必要とされるトルクをＡＣ１００Ｖを電源とするＡＣサーボモータで出力しようとすると、モータ電流は５Ａ程度でよい。しかし、本実施形態のようにＤＣ１４ＶをＤＣ／ＡＣ変換した１４Ｖの交流で駆動する場合、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。このような大電流を流すため、ステータコイル１１４の直径は１．６φと大径とする必要がある。このとき、ステータコイル１１４の巻回数は、１４ターン（Ｔ）としている。ステータコイル１１４の巻回数は、ステータコイル１１４の線径にもよるが、例えば、９〜２１Ｔである。ステータコイル１１４の直径は１．８φとしたとき、ターン数は９Ｔとなる。ここで、１．８φのコイルに対して、１．６φのコイルを巻回した方が占積率を、例えば、７５％まで向上することができる。占積率を大きくできるため、導体の電流密度を相対的に小さくできる。その結果、銅損を低減でき、モータの温度上昇を抑え、さらに、回転数−トルク特性を向上できる。なお、最近の車両では、４２Ｖのバッテリーを搭載する電動車両などがあるが、この場合、モータ電流を小さくすることができるため、ステータコイル１１４の巻回数は２０〜３０Ｔとなる。
【００５７】
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）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。ステータコイルがティースから抜け落ちた場合、モータがロックすることになるが、その場合には、ステアリングの回転操作が不可能になり、車両の安全性の点で問題となり得るが、本実施形態のように、隣接するティースの間隔Ｗ１を、ステータコイル１１４の線径以下とすることにより、車両の安全性が向上する。
【００５８】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による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について説明する。図５は、本発明の一実施形態による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図である。図６は、本発明の一実施形態による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側面図である。なお、図６は、図１のＢ−Ｂ矢視図である。また、図１および図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００５９】
図５において、コイルＵ１＋は、図２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２に示したステータコイル１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）を示している。
【００６０】
本実施形態では、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。
【００６１】
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コイルを流れる電流値を低くすることができる。例えば、モータの端子間に加わる電圧をＥとするとき、スター結線では、各相の巻線に加わる電圧はＥ／√３となる。スター結線はデルタ結線に比べ、各層の巻線に加わる電圧を低くできるが一方各層に流れる電流はデルタ結線に比べ√３倍になる。従って図５の如くデルタ結線にすると各相の巻線に流れる電流値をデルタ結線に比べ√３分の１に減らすことができる。但し各相の巻線に加わる電圧は√３倍になる。
【００６２】
図５の実施の形態では、各相端子間のコイル（W１＋、W１−、W２＋、W２−）や（Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｖ２＋、Ｖ２−）、（Ｕ１＋、Ｕ１−、Ｕ２＋、Ｕ２−）を流れる電流はスター結線に比べ√３分の１に減るので線径の細い線を使用してコイルのターン数を大きくできる。また、各相間の巻線を更に並列回路とすることにより、具体的にはコイルW１とコイルＷ２とを並列接続、同様にコイルＶ１とコイルＶ２とを並列接続、コイルＵ１とコイルＵ２とを並列接続としているので、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。この点からも、線径の細い線を使用することができるので、巻き上がったコイルの占積率を高くすることができる。また巻線作業では、ステータの素材となる線は曲げやすく、製作性も良好となる。
【００６３】
ステータコイルをスター結線にすると上述のように電流値が増える決点があるがこの点を考慮すれば使用できる。デルタ結線では電流値が低くなるが、第３高調波による循環電流が流れる、スター結線ではこの循環電流を防止できる利点がある。
【００６４】
次に、図５及び図６を用いて、結線板による３相及び各相毎の結線方法について説明する。  
図５に示すように、コイルＵ１−，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ２＋は、結線板ＣＲ（ＵＶ）により接続される。コイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋は、結線板ＣＲ（ＶＷ）により接続される。コイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−は、結線板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。
【００６５】
そこで、図６に示すように、３つの結線板ＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）を用いる。結線板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すなわち断面が平角の銅線をモータの周方向の沿って円弧状に曲げ加工して用いている。各結線板は、略同一形状を有している。例えば、結線板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。他の結線板ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）も同一構成である。これらの結線板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。このため製造が容易である。
【００６６】
一方、図６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。
【００６７】
ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１−），Ｔ（Ｕ２−），Ｔ（Ｖ１＋），Ｔ（Ｖ２＋）は、結線板ＣＲ（ＵＶ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＵ１−，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ２＋の結線板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、結線板ＣＲ（ＶＷ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋の結線板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、結線板ＣＲ（ＵＷ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−の結線板ＣＲ（ＵＷ）による接続が行われる。
【００６８】
上記結線板ＣＲ（ＵＶ）、ＣＲ（ＶＷ）、ＣＲ（ＵＷ）は、ステータ巻線の各相のコイル端と接続するためのＵ字型の部分を接続に必要な数だけ（この実施形態では４個）備えており、このＵ字型の部分で各相のコイル端を機械的に挟み込み、その上さらに溶接または半田により接続される。大電流の供給を考慮すると溶接による接続が望ましい。
【００６９】
上記のように結線板を使用して各相のコイルに電流を供給する構造であるので、コイル端の構造がシンプルで、配線作業が容易である。特に構造がシンプルであるので溶接作業が容易であり、上記コイル端と各結線板との接続を効率よく接続でき、大電流を供給するのに優れている。また前記結線板はモータの周方向に曲げられた形状をしており、この結線板がモータの周方向に等角度、例えばそれぞれ１２０度ずれた位置に設けられており、配置と接続に規則性があるので製造が容易である。制作上の誤りも防止できる。
【００７０】
次に、図７を用いて、ステータ１１０の他の構成例について説明する。図７は、図１のＡ−Ａ矢視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００７１】
図２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、本例ではバックコアとティースとの一体構造を単位として分割する構造で、各ティースに対応して分割している。この実施形態は１２スロットであり、１２個のＴ字形状のティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），１１２（Ｕ１−），１１２（Ｕ２＋），１１２（Ｕ２−），１１２（Ｖ１＋），１１２（Ｖ１−），１１２（Ｖ２＋），１１２（Ｖ２−），１１２（Ｗ１＋），１１２（Ｗ１−），１１２（Ｗ２＋），１１２（Ｗ２−）から構成されている。すなわち、図２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１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）は、それぞれ、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。なお、ロータ１３０の構成は、図２と同様である。
【００７２】
ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）のティース部には、図２と同様に、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２と同様である。
【００７３】
ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）に、それぞれ、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），…，１１４（Ｗ２−）を緩解する。その後、ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）の周方向の端面に形成された凹部とハメアイ形状の凸部とを圧入して、ステータ１１０の組立が完了する。この状態で、熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータを構成する。モールド成形したステータの内周面，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と面する側を切削加工して、ステータ１１０の内径真円度を向上して、ステータ１１０とロータ１３０のギャップのバラツキを低減する。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熱ヒケ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。
【００７４】
この一体成形物のステータは、ヨーク１５０の内側に圧入され、固定されている。このとき、ヨーク１５０の内側には複数の凸部１５０Ｔが形成されており、また、バックコア１１２Ｂの外周には複数の凹部１１２ＢＯ２が形成されており、両者が係合することにより、バックコア１１２Ｂがヨーク１５０に対して円周方向に回転することを防止している。
【００７５】
次に、図８を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングのシステム構成について説明する。図８は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングの構成を示すシステム構成図である。
【００７６】
ステアリングＳＴを回転させると、その回転駆動力は、ロッドＲＯを介して、マニュアルステアリングギアＳＴＧにより減速して、左右のタイロッドＴＲ１，Ｔ２に伝達し、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達され、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２を舵取りする。
【００７７】
本実施形態によるモータ１００は、マニュアルステアリングギアＳＴＧの近傍に取り付けられており、ギアＧＥを介して、その駆動力をマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達する。ロッドＲＯには、トルクセンサＴＳが取り付けられており、ステアリングＳＴに与えられた回転駆動力（トルク）を検出する。
【００７８】
制御装置２００は、トルクセンサＴＳの出力および図示していないが車両の車速センサの出力に基づいてモータ１００の目標トルクを算出する。この算出において、モータ１００の回転速度や回転加速度をさらに考慮してモータ１００の目標トルクを算出しても良く、この方がより最適なあるいはフィーリングの優れた制御が可能となる。また安全面からモータの温度や電流値を検出し、最大電流値の制限を行うことが望ましい。モータ１００の電流値や電圧値を検出し、モータ１００の出力トルクである電流値が目標トルクに相当する電流値となるようにモータ１００への通電電流を制御する。制御装置２００及びモータ１００の電源は、バッテリーＢＡから供給される。
【００７９】
なお、以上の構成は、モータをラック＆ピニオンギアの近傍に備えるラック型のパワーステアリングであるが、ステアリングの近傍にモータを備えるコラム型のパワーステアリングに対しても、本実施形態のモータ１００は同様に適用できるものである。コラム型パワーステアリングは、ステアリングホイールの直ぐ下のステアリングコラムの部分にトルクセンサとトルクをアシストする上述のモータを置くものであり、本実施形態のモータおよび以下の図で説明するインバータを含む制御システムをそのまま使用できる。
【００８０】
次に、図９を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成について説明する。図９は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成を示す機能ブロック図である。制御装置２００は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０と、パワーモジュール２１０を制御する制御モジュール２２０とを備えている。バッテリーＢＡからの直流電圧は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０によって３相交流電圧に変換され、モータ１００のステータコイル１１４に供給される。すなわちパワーモジュール２１の各出力端は図５あるいは図６で説明した各結線板ＣＲ（ＶＷ）やＣＲ（ＵＶ）、ＣＲ（ＵＷ）に接続される。
【００８１】
制御モジュール２２０の中のトルク制御２２１は、トルクセンサＴＳによって検出されたステアリングＳＴのトルクＴｆ車速センサの出力とからモータの目標出力トルクＴｅである目標電流値を出力する。これにＰＩ制御（Ｐ：比例項、Ｉ：積分項）等によってトルク指令，即ち、電流指令Ｉｓとロータ１３０の回転角θ１を出力する。
位相シフト回路２２２は、エンコーダＥよりのパルス，即ち、回転子の位置情報θを、トルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの回転角θ１の指令に応じて位相シフトして出力する。正弦波・余弦波発生器２２２３は、ロータ１３０の永久磁石磁極の位置を検出するレゾルバ１５６と、位相シフト回路２２２からの位相シフトされた回転子の位置情報θ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出力を発生する。位相シフト量は、零の場合でもよい。
【００８２】
２相−３相変換回路２２４は、トルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの電流指令Ｉｓと正弦波・余弦波発生器２２３の出力に応じて、各相に電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。各相はそれぞれ個別に電流制御系（ＡＣＲ）２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを持ち、電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと電流検出器ＣＴからの電流検出信号Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃに応じた信号を、インバータ２１０に送って各相電流を制御する。この場合、各相合成の電流は、界磁磁束に直角，あるいは位相シフトした位置に常に形成される。
【００８３】
すなわちトルクセンサの出力や車速などに基づき目標出力トルクを演算し、この演算結果に基づきモータへの三相供給電流を算出し、算出した三相供給電流である目標電流上記電流指令（Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃ）とこれに対する三相電流の実際値（上記Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃ）とに基づき、インバータへの制御信号が出力されてインバータに供給される。
【００８４】
なお、以上の説明は、１０極１２スロットのモータについて説明したものであるが、次に、図３に左斜め斜線を施した８極９スロットと１０極９スロットのモータについて説明する。なお、制御方法や電流供給の構造、さらに基本的なモータの構造は、説明した１０極１２スロットのモータと同じである。
【００８５】
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、本実施形態の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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
なお、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５において説明したような１０極１２スロットのモータのように、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。
【００８９】
次に、図１０〜図１６を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造について説明する。  
図１０は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す分解斜視図である。
【００９０】
図１０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。
【００９１】
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９を用いて説明したＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子ＳＳＷからなるインバータ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。
【００９２】
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。
【００９３】
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、リレーやコイルや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。
【００９４】
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。
【００９５】
図１１は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の回路構成を示す回路図である。なお、図１０と同一符号は、同一部分を示している。
【００９６】
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。
【００９７】
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，セラミックコンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１が、電源であるバッテリー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すなわち板状の導体に、図示のように接続されている。リレーＲＹ１は電源電流の過電流保護用である。またリレーＲＹ２とリレーＲＹ３はモータ電流の過電流保護用である。いずれのリレーも過電流の状態で回路を遮断する。コモンフィルタＣＦは電源ラインを介してノイズを外部に放出したり、あるいは外部からのノイズの進入を防止する。ノーマルフィルタＮＦとコンデンサＣＣ１およびＣＣ２はフィルターを構成し、ノイズの放出や進入、特に半導体スイッチング素子の動作による電源ラインの電圧脈動の影響を押える。さらにコモンフィルタＣＦ及びノーマルフィルタＮＦは、ラジオノイズの影響を低減する働きをする。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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を制御するすなわち導通や遮断を行う制御信号を、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を制御する。パワーモジュール２１０からモータ１００に供給されるモータ電流は、モータ電流の検出素子である抵抗（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
次に、図１２を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュール２３０の構造について説明する。  
図１２は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュールの構造を示す底面斜視図である。なお、図１０及び図１１と同一符号は、同一部分を示している。図１２は、図１０に示した導体モジュール２３０を底面側から見た状態を示している。
【０１０４】
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，セラミックコンデンサ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。コネクター２３０ＳＣは車載電源であるバッテリーから電流の供給を受け、さらに制御装置内部で発生させた三相交流電流を供給する。
【０１０５】
導体モジュール２３０は一方の側に符号２３０Ｍで示す樹脂製の縦構造部材を有し、他方に接続コネクターを形成する２３０ＳＲや２３０ＰＣを有しその間にリレーやフィルターやコンデンサなどの部品を挟んでいる。導体モジュール２３０は低部と前記縦構造部材２３０Ｍとからなり、前記縦構造部材２３０Ｍがケース２４０の内部の定面に接するようになり、一方前記低部が図１３に示すように上側に位置し、前記低部と前記縦構造部材２３０Ｍとケース２４０とで作られる室内に前記リレーやフィルターやコンデンサなどの部品が収納され保護されている。
【０１０６】
図１３は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す斜視図である。なお、図１０〜図１２と同一符号は、同一部分を示している。図１３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２３０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。
【０１０７】
導体モジュール２３０は、複数のバスバーすなわち板状導体ＢＢ１，ＢＢ２，ＢＢ３，ＢＢ４，ＢＢ５，ＢＢ６，ＢＢ７が導体モジュール２３０の前記底部に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，セラミックコンデンサ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。
【０１０８】
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。ここでワイヤボンディングＷＢ１とＷＢ２は車載電源からの電流を導体モジュール２３０からパワーモジュール２１０へ供給するための回路を構成する。すなわち図１１のコンデンサＣ１とＣ２からパワーモジューへの直流電圧供給端となる接続部とパワーモジュールの接地につながる接続部である。またワイヤボンディングＷＢ３とＷＢ４とＷＢ５は発生した三相交流をパワーモジューへ供給する接続である。前記電源関係の接続ＷＢ１とＷＢ２をパワーモジュール２１０の一方に集めているので配線がシンプルとなる効果がある。素子の配置の規則性が生まれるので、スイッチング素子の配置もシンプルとなる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図１４は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の断面図である。図１３のＸ１−Ｘ１位置における断面構造を示している。なお、図１０〜図１３と同一符号は、同一部分を示している。
【０１１１】
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１１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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図１５は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。なお、図１４と同一符号は、同一部分を示している。
【０１１４】
図１５は、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０との接続部の詳細構造を示している。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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）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、本実施形態のように、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
図１６は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。なお、図１４と同一符号は、同一部分を示している。
【０１２１】
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。
【０１２２】
次に、図１７を用いて、本実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造について説明する。図１７は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造を示す斜視図である。なお、図１０〜図１６と同一符号は、同一部分を示している。図１３と同様、ＷＢ１とＷＢ２がパワーモジュールの電源供給回路を構成し、ＷＢ３〜ＷＢ５が三相交流を出力するための接続である。直流電源はコネクター２３０ＳＣから導体モジュール２３０内の板状導体をとおり、上記ＷＢ１とＷＢ２に接続する。
【０１２３】
本実施形態の構造は、基本的には、図１０，図１２に示したものと同様である。また、回路構成は、図１１に示したものと同様である。図１７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。
【０１２４】
本例では、導体モジュール２３０Ａの形状が、図１３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１３の導体モジュール２３０は、平面形状が長方形である野に対して、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１３と同様に、リレー，ノーマルフィルタ，コモンフィルタの端子を、ＴＩＧ溶接（アーク溶接）により、バスバーに接続固定している。
【０１２５】
図１２、１３、１４および図１７に示すように導体モジュール２３０は、低部と前記縦構造部材２３０Ｍとからなり、前記低部にはモータのステータコイルに供給する電流を流すための板状の導体が設けられている。前記縦構造部材２３０Ｍはリレーやフィルター、コンデンサより背が高く構成されており、前記低部を上にして前記縦構造部材２３０Ｍをケース２４０の内部底面に取り付けることで、前記低部とケース２４０の内部底面との間に作られる室内にリレーやフィルター、コンデンサを保持することができ、装置の小型化が可能である。また前記回路部品が保護され、製造作業中の部品の損傷を防止できる。図１３や図１４から明らかなように、導体モジュール２３０は、パワーモジュール２１０側に前記縦構造部材２３０Ｍを有し、反対側にステータコイル接続用コネクター２３０ＳＣと制御用コネクター２３０ＰＣとを備えており、これらのコネクターと導体モジュール２３０とが固定された後、ケース２４０に取り付けられるので、組立作業がより効率的に行える。またコネクター２３０ＳＣと導体モジュール２３０との接続は、コネクターの端子の端部と導体モジュール２３０の板状導体の端部とが互いに図１２や図１３の上方向に向くように折り曲げられ、折り曲げられた部分を互いに重ね合わせて、重ね合わせた部分を溶接で接続している。このような構成および方法により、大電流に耐えられる接続が可能であり、しかも接続作業が効率的に行える。また振動にも強い構造である。
【０１２６】
図１３あるいは図１７から分かるように、導体モジュール２３０をケース２４０に取り付けたとき、導体モジュール２３０の板状導体はリレーやフィルター、コンデンサの上に位置しており、しかも前記リレーやフィルター、コンデンサとの接続は、板状導体の接続部が上方向に折れ曲がり、折れ曲がった板状導体の部分と前記部品の端子とが重なり合うようになっている。従って重なり合う部分の接続例えば溶接が容易であり、接続面積が大きく取れ大電流を流すことが可能である。
【０１２７】
図１３、図１４および図１７の構造はケースの少なくとも一方側、すなわちモータと接続するコネクター２３０ＳＣ側に導体モジュール２３０を配置し、その反対側にパワーモジュール２１０を配置しているので、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０との接続作業の機械化がやり易い。また上述のように部品が保護できるので、接続作業中の部品の保護が行える。最後にパワーモジュール２１０の上に制御モジュール２２０を固定するので装置自信が小型になり、また製作が容易である。
【０１２８】
図１３や図１７の上部にはこの後さらに図１０や図１４に示す如く、制御モジュール２２０が取り付けられる。制御モジュール２２０とパワーモジュール２１０との配線はリード線であるリードフレームＬＦが半田付けで接続される。ケース２４０の上面すなわち一方の面が溶接を使用する必要が無く全て半田付けで接続できるので、接続作業や組立作業が効率的に行える。
【０１２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
さらに、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０は、ケース底面上に、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を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータの構成を示す横断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＡＣモータの極数Ｐとスロット数Ｓの関係の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による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の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による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図である
【図６】本発明の一実施形態による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側面図である。
【図７】他のステータ構成を示す図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングの構成を示すシステム構成図である。
【図９】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の回路構成を示す回路図である。
【図１２】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュールの構造を示す底面斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３３】
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
１１２Ｔ…ティース
１１２Ｂ…バックコア
１１４…ステータコイル
１１６…結線板
１３０…ロータ
１３２…ロータコア
１３４…マグネット
１３６…マグネットカバー
１３８…シャフト
１５０…ヨーク
１６２…パワーケーブル
１６４…グロメット
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
ＢＡ…バッテリー
ＭＲ…樹脂
【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】
2006021552.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006021552.tif 000011
【図１０】
2006021552.tif 000012
【図１１】
2006021552.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006021552.tif 000015
【図１４】
2006021552.tif 000016
【図１５】
2006021552.tif 000017
【図１６】
2006021552.tif 000018
【図１７】
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