(57)【要約】【課題】改良されたブラシモータ及びこのブラシモータを用いる電動パワーステアリングシステムを提供する。【解決手段】電動パワーステアリングシステム及びそのブラシモータが開示される。ブラシモータは、ステータと、ステータに回転可能に取り付けられるロータとを含む。ロータは、回転軸と回転軸に固定される整流子及びロータコアとロータコアの周りに巻き付けられるロータ巻線とを含む。整流子は、複数の整流子セグメントを含む。ロータコアは、複数の歯を含む。ロータ巻線は、複数の巻線素子を含む。隣接する歯は、それらの間に巻線素子を収容するためのワイヤスロットを形成する。巻線素子は、複数の第１の巻線素子及び複数の第２の巻線素子を含む。第１の巻線素子は、整流子セグメントを介して、直列に接続される。第２の巻線素子は整流子セグメントを介して直列に接続される。第１の巻線素子及び第２の巻線素子は異なるワイヤスロットに収容される。【選択図】図３
2018064446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気ブラシを備えるステータと、
前記ステータに回転可能に取り付けられるロータと、
を備えるブラシモータであって、
前記ロータは、
回転軸と、
前記回転軸に固定される整流子及びロータコアであって、前記整流子は、複数の整流子セグメントを備え、前記電気ブラシは、前記整流子セグメントの少なくとも一部と接触しているように構成され、前記ロータコアは、複数の歯を備え、隣接する歯は、それらの間にワイヤスロットを形成する、整流子及びロータコアと、
前記ロータコアの周りに巻き付けられ、複数の巻線素子を備えるロータ巻線であって、前記巻線素子は、前記ワイヤスロットに収容される複数の第１の巻線素子及び複数の第２の巻線素子を備え、前記第１の巻線素子は、前記整流子セグメントを介して、直列に接続され、前記第２の巻線素子は、前記整流子セグメントを介して、直列に接続され、前記第１の巻線素子の各々は、前記電気ブラシが前記整流子セグメントと接触していない状態に保たれているとき、前記第２の巻線素子のいずれにも電気的に接続されず、前記第１の巻線素子及び前記第２の巻線素子は、異なるワイヤスロットに収容される、ロータ巻線と、
を備える、
ことを特徴とするブラシモータ。
【請求項２】
任意の２つの隣接するワイヤスロットについて、一方のワイヤスロットは、前記第１の巻線素子の１つを収容するように構成され、他方のワイヤスロットは、前記第２の巻線素子の１つを収容するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシモータ。
【請求項３】
任意の２つの隣接する整流子セグメントについて、一方の整流子セグメントは、前記第１の巻線素子の１つと電気的に接続され、他方の整流子セグメントは、前記第２の巻線素子の１つと電気的に接続されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のブラシモータ。
【請求項４】
隣接する第１の巻線素子は、前記ロータの周方向に沿って２つのワイヤスロット分だけ且つ前記ロータの周方向に沿って２つの整流子セグメント分だけオフセットされ、隣接する第２の巻線素子は、前記ロータの周方向に沿って２つのワイヤスロット分だけ且つ前記ロータの周方向に沿って２つの整流子セグメント分だけオフセットされることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブラシモータ。
【請求項５】
各巻線素子のスパン長と、前記ロータの前記歯の数に換算して算出される極ピッチとの間の差は、１以下であり、各巻線素子の２つの引き出し端部は、それぞれ、前記整流子セグメントの２つに直接接続されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブラシモータ。
【請求項６】
各巻線素子の２つの引き出し端部は、前記整流子セグメントの２つに直接接続され、各巻線素子の整流子ピッチと、前記整流子セグメントの数に換算して算出される極ピッチの２倍との間の差は、２以下であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のブラシモータ。
【請求項７】
各巻線素子の前記整流子ピッチと、前記整流子セグメントの数に換算して算出される前記極ピッチの２倍との間の前記差は、１に等しいことを特徴とする、請求項６に記載のブラシモータ。
【請求項８】
前記整流子セグメントは、隣接する２つの整流子セグメントの間に間隔が形成されて、前記整流子の周方向に沿って均等に配置され、前記整流子の周方向の各電気ブラシの大きさは、前記電気ブラシが、任意のときに、少なくとも２つの隣接する整流子セグメントに接触することができるように構成されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のブラシモータ。
【請求項９】
前記ステータのステータ極の数、前記整流子セグメントの数及び前記ロータの前記ワイヤスロットの数は、以下の組み合わせの１つである：
前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、２２であり、前記ワイヤスロットの数は、２２である、
前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、１８であり、前記ワイヤスロットの数は、１８である、
前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、１４であり、前記ワイヤスロットの数は、１４である、
前記ステータは、６つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、２０であり、前記ワイヤスロットの数は、２０である、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブラシモータ。
【請求項１０】
トルクセンサと、
前記トルクセンサに接続される電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットの制御下の補助モータとして構成される、請求項１乃至９のいずれかに記載のブラシモータと、
を備え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】
[0002]  この発明は、モータの分野に関し、特に、ブラシモータ及びブラシモータを用いる電動パワーステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]  電動パワーステアリングシステム、例えば、自動車のステアリングホイールの電動パワーステアリングシステムは、モータを電源として用いる。この種のモータは、通常、ブラシモータであり、そのモータのロータは、回転軸と、回転軸に固定される整流子と、回転軸に固定されるロータコアと、ロータコアの歯の周りに巻き付けられ、整流子の整流子セグメントに電気的に接続されるロータ巻線とを含む。従来のロータ巻線は、単一の重ね巻線によって形成される。ある巻線素子が破断すると、モータの性能が、著しく劣化する場合があり、これにより、補助力を大きく低下させることによって、電動パワーステアリングシステムの信頼性及び安全性に深刻な影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0004]  したがって、改良されたブラシモータ及びこのブラシモータを用いる電動パワーステアリングシステムが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0005]  第１の態様では、本発明は、ステータと、前記ステータに回転可能に取り付けられるロータとを含むブラシモータを提供するものである。前記ステータは、複数の電気ブラシを含む。前記ロータは、回転軸と、前記回転軸に固定される整流子及びロータコアと、前記ロータコアの周りに巻き付けられるロータ巻線とを備える。前記整流子は、複数の整流子セグメントを備える。前記ロータコアは、複数の歯を備える。前記ロータ巻線は、複数の巻線素子を備える。隣接する歯は、それらの間に、前記巻線素子を収容するためのワイヤスロットを形成する。前記巻線素子は、複数の第１の巻線素子及び複数の第２の巻線素子を含む。前記第１の巻線素子は、前記整流子セグメントを介して、直列に接続される。前記第２の巻線素子は、前記整流子セグメントを介して、直列に接続される。前記第１の巻線素子の各々は、前記電気ブラシが前記整流子セグメントと接触していない状態に保たれているとき、前記第２の巻線素子のいずれにも電気的に接続されない。前記第１の巻線素子及び前記第２の巻線素子は、異なるワイヤスロットに収容される。
【０００５】
[0006]  任意の２つの隣接するワイヤスロットについて、一方のワイヤスロットは、前記第１の巻線素子の１つを収容するように構成され、他方のワイヤスロットは、前記第２の巻線素子の１つを収容するように構成されることが好ましい。
【０００６】
[0007]  任意の２つの隣接する整流子セグメントについて、一方の整流子セグメントは、前記第１の巻線素子の１つと電気的に接続され、他方の整流子セグメントは、前記第２の巻線素子の１つと電気的に接続されることが好ましい。
【０００７】
[0008]  前記第１の巻線素子は、単一のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成され、前記第２の巻線素子は、単一のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成されることが好ましい。
【０００８】
[0009]  前記整流子の前記整流子セグメントの数は、偶数であり、前記ロータコアの前記歯の数は、偶数であることが好ましい。
【０００９】
[0010]  前記整流子セグメントの数は、前記歯の数に等しいことが好ましい。
【００１０】
[0011]  前記巻線素子のスパン長は、偶数であることが好ましい。
【００１１】
[0012]  同じワイヤを巻き付けることによって形成される種々の巻線素子では、隣接する巻線素子は、前記ロータの周方向に沿って２つのワイヤスロット分だけ且つ前記ロータの周方向に沿って２つの整流子セグメント分だけオフセットされることが好ましい。
【００１２】
[0013]  各巻線素子は、スパン長を有し、前記スパン長と、前記ロータの前記歯の数に換算して算出される極ピッチとの間の差は、１以下であり、各巻線素子の２つの引き出し端部は、それぞれ、前記整流子セグメントの２つに直接接続されることが好ましい。
【００１３】
[0014]  各巻線素子の２つの引き出し端部は、前記整流子セグメントの２つに直接接続され、各巻線素子の整流子ピッチと、前記整流子セグメントの数に換算して算出される極ピッチの２倍との間の差は、２以下であることが好ましい。
【００１４】
[0015]  各巻線素子の２つの引き出し端部は、前記整流子セグメントの２つに直接接続され、各巻線素子の整流子ピッチと、前記整流子セグメントの数に換算して算出される極ピッチの２倍との間の差は、２以下であることが好ましい。
【００１５】
[0016]  各巻線素子の前記整流子ピッチと、前記整流子セグメントの数に換算して算出される前記極ピッチの２倍との間の前記差は、１に等しいことが好ましい。
【００１６】
[0017]  前記整流子セグメントは、隣接する２つの整流子セグメントの間に間隔が形成されて、前記整流子の周方向に沿って均等に配置され、前記ステータは、前記整流子の前記整流子セグメントと接触している複数の電気ブラシを備え、前記整流子の周方向の各電気ブラシの大きさは、前記電気ブラシが、任意のときに、少なくとも２つの隣接する整流子セグメントに接触することができるように構成されることが好ましい。
【００１７】
[0018]  前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、２２であり、前記ワイヤスロットの数は、２２であることが好ましい。
【００１８】
[0019]  前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、１８であり、前記ワイヤスロットの数は、１８であることが好ましい。
【００１９】
[0020]  前記ステータは、４つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、１４であり、前記ワイヤスロットの数は、１４であることが好ましい。
【００２０】
[0021]  前記ステータは、６つのステータ極を有し、前記整流子セグメントの数は、２０であり、前記ワイヤスロットの数は、２０であることが好ましい。
【００２１】
[0022]  別の態様では、本発明は、トルクセンサ、電子制御ユニット、及び上記のブラシモータを備える電動パワーステアリングシステムを提供するものである。前記ブラシモータは、前記電子制御ユニットの制御下の補助モータとして構成される。
【００２２】
[0023]  本発明を実施することによって、モータの２つの隣接するワイヤスロット内の巻線素子は、異なる閉ループに属し、これにより、モータの信頼性を高め、ひいては、製品の信頼性を高める。
【００２３】
[0024]  本発明の利点及び実施は、図面を参照して下記の実施形態を検討することによって、より明らかになるであろう。各図は、限定的なものではなく、例示的なものであることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態によるブラシモータを示す図である。
【図２】図１のブラシモータの分解図である。
【図３】図１のモータのロータ巻線の展開図である。
【図４】図３のロータ巻線の第１の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図５】図３のロータ巻線の第２の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。
【図７】図６のロータ巻線の全ての第１の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図８】図６のロータ巻線の全ての第２の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。
【図１０】図９のロータ巻線の全ての第１の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図１１】図９のロータ巻線の全ての第２の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。
【図１３】図１２のロータ巻線の全ての第１の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【図１４】図１２のロータ巻線の全ての第２の巻線素子の巻き付け工程を示す図である。
【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システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
[0040]  図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるモータ１００は、直流ブラシモータであり、これは、ステータ及びロータを含む。ステータは、一端が開口している外部ハウジング５１と、外部ハウジング５１の内面に取り付けられる当接リング５３と、外部ハウジング５１と当接リング５３との間に保持される永久磁石（図示せず）と、外部ハウジング５１の開口端に取り付けられるエンドキャップ６１とを含む。この実施形態では、外部ハウジング５１の開口端のフランジには、ねじ６７を貫通させるための貫通穴５５が形成される。ねじ６７は、エンドキャップ６１にねじ込まれて、エンドキャップ６１及び外部ハウジング５１を一緒に固定する。この実施形態では、永久磁石は、磁石取付ブラケット５４に取り付けられる。磁石取付ブラケット５４は、２つの平行なリング体と、２つのリング体の間に連結される複数の平行な連結ロッドとを含む。各永久磁石は、２つの連結ロッドの間に配設される。永久磁石及び磁石取付ブラケット５４は、共に、外部ハウジング５１と当接リング５３との間に保持される。当接リング５３は、ばね板をリング状に巻くことによって形成されて、永久磁石が外部ハウジング５１から抜け落ちるのを防ぐ。
【００２６】
[0041]  ロータは、回転軸８１と、回転軸８１に同軸に固定される整流子８５及びロータコア８７と、ロータコア８７の周りに巻き付けられるロータ巻線８９とを含む。ロータは、外部ハウジング５１内に取り付けられ、回転軸８１は、外部ハウジング５１の底部５２に取り付けられる軸受（図示せず）及びエンドキャップ６１に取り付けられる軸受（図示せず）によって支持されていて、ロータをステータに対して相対的に回転可能にする。エンドキャップ６１の中心は、回転軸８１を延出させるための貫通穴６３を形成し、回転軸８１の延出端部は、外部部材を駆動するための歯車軸８２を含むか、又はこれが取り付けられる。
【００２７】
[0042]  また、図３を参照すると、整流子８５は、絶縁ベースと、絶縁ベースに固定される複数の整流子セグメントＳ１〜Ｓ２２とを含む。ロータコア８７は、モータの軸方向に沿って外方に延在する複数の歯を含み、隣接する歯の間に、ワイヤスロットが形成されている。ロータ巻線８９は、複数の巻線素子を含み、各巻線素子は、ワイヤを対応する歯の周りに複数回巻き付けることによって形成される。巻線素子の有効側は、それぞれのワイヤスロットに配設され、巻線素子のワイヤ端部は、整流子セグメントと電気的に接続される。エンドキャップ６１には、整流子セグメントと接触している電気ブラシ７１が取り付けられて、電力が、電気ブラシ７１を介して、ロータ巻線８９に供給されるようになっている。
【００２８】
[0043]  図３は、ロータ巻線８９の展開図である。この実施形態では、ステータは、４つのステータ極を有し、エンドキャップ６１には、４つの電気ブラシが取り付けられ、整流子８５は、２２個の整流子セグメントＳ１〜Ｓ２２を有する。この開示では、奇数で示される整流子セグメントＳ１，Ｓ３，Ｓ５等を、奇数番目の整流子セグメントと呼び、一方、偶数で示される整流子セグメントＳ２，Ｓ４，Ｓ６等を、偶数番目の整流子セグメントと呼ぶ。ロータコア８７は、２２個の歯Ｔ１〜Ｔ２２を有し、これらは、合計２２個のワイヤスロットを形成する。この開示では、奇数で示される歯Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５等を、奇数番目の歯と呼び、一方、偶数で示される歯Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６等を、偶数番目の歯と呼ぶ。奇数番目の歯の左側のワイヤスロットを、奇数番目のワイヤスロットと呼び、一方、偶数番目の歯の左側のワイヤスロットを、偶数番目のワイヤスロットと呼ぶ。
【００２９】
[0044]  図３では、第１列は、モータの４つの電気ブラシ７１を示し、第２列は、２２個の整流子セグメントＳ１〜Ｓ２２を示し、第３列は、２２個の歯Ｔ１〜Ｔ２２を示す。ロータ巻線をより明瞭に示すため、図３は、８つの整流子セグメント、すなわち、第１列の右側の整流子セグメントＳ２１，Ｓ２２，Ｓ１〜Ｓ６を重複して示す。
【００３０】
[0045]  モータの極ピッチの定義によれば、このモータの極ピッチは、ロータの歯又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、２２／４、すなわち、５．５個の歯又はワイヤスロットであり、整流子セグメントの数に換算して算出すると、２２／４、すなわち、５．５個の整流子セグメントである。
【００３１】
[0046]  図３に示す巻線は、２つのワイヤを巻き付けることによって形成される。簡単に示すために、この開示では、図４及び図５を用いて、それぞれ、２つのワイヤの展開図を示す。
【００３２】
[0047]  図４を参照すると、まず、第１のワイヤは、１つの奇数番目の整流子セグメントＳ１に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１から延出して、歯Ｔ２２とＴ１との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ１〜Ｔ６の周りに複数回巻き付けられることによって、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１３に係着される。次に、第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１３から延出して、歯Ｔ１２とＴ１３との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ１３〜Ｔ１８の周りに複数回巻き付けられることによって、他の巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ３に係着される。巻き付け工程は、以下の表に示すことができる。
【００３３】
【表１】
2018064446.tif 000003
【００３４】
[0048]  次に、第１のワイヤは、整流子セグメントＳ３から延出して、歯Ｔ２とＴ３との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ３〜Ｔ８の周りに複数回巻き付けられることによって、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１５に係着される。次に、第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１５から延出して、歯Ｔ１４とＴ１５との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ１５〜Ｔ２０の周りに複数回巻き付けられることによって、他の巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ５に係着される。巻き付け工程は、以下の表に示すことができる。
【００３５】
【表２】
2018064446.tif 000004
【００３６】
[0049]  同様に、第１のワイヤは、整流子セグメントＳ５から延出した後、歯Ｔ５〜Ｔ１０の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１７に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１７から延出した後、歯Ｔ１７〜Ｔ２２の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ７に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ７から延出した後、歯Ｔ７〜Ｔ１２の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１９に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１９から延出した後、歯Ｔ１９〜Ｔ２の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ９に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ９から延出した後、歯Ｔ９〜Ｔ１４の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ２１に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ２１から延出した後、歯Ｔ２１〜Ｔ４の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１１に係着される。第１のワイヤは、整流子セグメントＳ１１から延出した後、歯Ｔ１１〜Ｔ１６の群の周りに複数回巻き付けられて、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ２１に係着されることによって、閉ループを形成する。このワイヤの巻き付け及び係着は、以下のように示される。
【００３７】
【表３】
2018064446.tif 000005
【００３８】
[0050]  第１のワイヤは、巻き付けられて、合計１１個の巻線素子を形成し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数の半分である。各巻線素子の巻き付け方向は、同じである。すなわち、各々、時計回り方向又は反時計回り方向である。各巻線素子は、６つの歯（又は６つのワイヤスロット）の周りに延在する。したがって、各巻線素子は、歯の数又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、６のスパン長を有し、これは、極ピッチよりも０．５大きい。スパン長と極ピッチとの間の差は、１以下であり、できるだけ多くの磁束が、巻線素子を通過するようになっている。モータの極ピッチは、整流子セグメントの数に換算して算出すると、５．５、すなわち、５．５個の整流子セグメントである。各巻線素子の整流子ピッチ（各巻線素子の２つの引き出し端部によって接続される２つの整流子セグメント間の整流子の周方向の距離）は、１２又は１０である（整流子の２つの周方向に算出した場合）。例えば、整流子セグメントＳ１及びＳ１３に係着される巻線素子の整流子ピッチは、１２又は１０であり（整流子の２つの周方向に算出した場合）、これは、極ピッチの２倍よりも１大きい又は小さい。
【００３９】
[0051]  図４から分かるように、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５等などの奇数番目の整流子セグメントは、全て、第１のワイヤに直接接続され、一方、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６等などの偶数番目の整流子セグメントは、いずれも、第１のワイヤに直接接続されない。第１のワイヤによって巻き付けられる巻線素子は、全て、歯Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５等の左側のワイヤスロットなどの奇数番目のワイヤスロットに配設される。したがって、ワイヤスロットの数に換算して算出される巻線素子のスパン長は、全て、偶数である。奇数番目のワイヤスロット内の全ての巻線素子は、対応する奇数番目の整流子セグメントを介して、直列に接続されて、閉ループを形成する。
【００４０】
[0052]  図４から分かるように、第１のワイヤによって巻き付けられる巻線素子のうち、２つの隣接する巻線素子は、２つのワイヤスロット分だけ且つまた２つの整流子セグメント分だけオフセットされる。例えば、整流子セグメントＳ１，Ｓ１３に接続される巻線素子は、歯Ｔ１〜Ｔ６の群の周りに延在し、整流子セグメントＳ３，Ｓ１５に接続される巻線素子は、歯Ｔ３〜Ｔ８の群の周りに延在する。
【００４１】
[0053]  図５を参照すると、まず、第２のワイヤは、整流子セグメントＳ１２などの１つの偶数番目の整流子セグメントに係着される。第２のワイヤは、整流子セグメントＳ１２から延出して、歯Ｔ１１とＴ１２との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ１２〜Ｔ１７の周りに複数回巻き付けられることによって、１つの巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ２に係着される。次に、第２のワイヤは、整流子セグメントＳ２から延出して、歯Ｔ１とＴ２との間のワイヤスロット内に入り込み、歯Ｔ２〜Ｔ７の周りに複数回巻き付けられることによって、他の巻線素子を形成し、次に、整流子セグメントＳ１４に係着される。後続の巻き付け工程は、上記と同様なので、ここでは、その説明を繰り返さない。この第２のワイヤの巻き付け及び係着は、以下のように示される。
【００４２】
【表４】
2018064446.tif 000006
【００４３】
[0054]  第２のワイヤは、巻き付けられて、合計１１個の巻線素子を形成し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数の半分である。各巻線素子の巻き付け方向は、同じである。すなわち、各々、時計回り方向又は反時計回り方向である。各巻線素子は、６つの歯（又は６つのワイヤスロット）の周りに延在する。したがって、各巻線素子は、歯の数又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、６のスパン長を有し、これは、極ピッチよりも０．５大きい。スパン長と極ピッチとの間の差は、１以下であり、できるだけ多くの磁束が、巻線素子を通過するようになっている。モータの極ピッチは、整流子セグメントの数に換算して算出すると、５．５、すなわち、５．５個の整流子セグメントである。各巻線素子の整流子ピッチは、１２又は１０であり（整流子の２つの周方向に算出した場合）、これは、極ピッチの２倍よりも１大きい又は小さい。
【００４４】
[0055]  図５から分かるように、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６等などの偶数番目の整流子セグメントは、全て、第２のワイヤに直接接続され、一方、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５等などの奇数番目の整流子セグメントは、いずれも、第２のワイヤに直接接続されない。第２のワイヤによって巻き付けられる巻線素子は、全て、歯Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６等の左側のワイヤスロットなどの偶数番目のワイヤスロットに配設される。したがって、ワイヤスロットの数に換算して算出される巻線素子のスパン長は、全て、偶数である。偶数番目のワイヤスロット内の全ての巻線素子は、対応する偶数番目の整流子セグメントを介して、直列に接続されて、閉ループを形成する。
【００４５】
[0056]  図５から分かるように、第２のワイヤによって巻き付けられる巻線素子のうち、２つの隣接する巻線素子は、２つのワイヤスロット分だけ且つまた２つの整流子セグメント分だけオフセットされる。例えば、整流子セグメントＳ２，Ｓ１４に接続される巻線素子は、歯Ｔ２〜Ｔ７の群の周りに延在し、整流子セグメントＳ７，Ｓ１６に接続される巻線素子は、歯Ｔ４〜Ｔ９の群の周りに延在する。図４及び図５の巻線を組み合わせた後、これにより、図３に示すロータ巻線８９が得られる。ロータ巻線８９は、２つのワイヤを巻き付けることによって形成される。単一フォーク巻き付け機を用いて、まず、一方のワイヤを巻き付け、次に、他方のワイヤを巻き付けることができる。代替的に、二重フォーク巻き付け機を用いて、２つのワイヤを同時に巻き付けることができ、この場合、２つのワイヤの初期係着位置は、好ましくは、整流子８５の２つの対向する位置である。
【００４６】
[0057]  要するに、ロータ巻線８９は、２２個の巻線素子を有し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数と同じである。奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第１のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第２のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。したがって、あるワイヤスロットのワイヤが断線しても、影響を受ける巻線素子の数は、全巻線素子に対する割合が小さいので、モータの性能は、影響を受けにくい。したがって、この種のモータは、高い信頼性を必要とする用途、例えば、車両の電動パワーステアリングシステムにおいて補助モータとして用いる場合に適している。
【００４７】
[0058]  すなわち、この実施形態のモータの巻線は、２つの独立した第１の巻線及び第２の巻線を含む。第１の巻線は、整流子セグメントを介して、直列に接続されて、第１の閉ループを形成する複数の第１の巻線素子（すなわち、奇数番目のワイヤスロット内の巻線素子）を含む。第２の巻線は、整流子セグメントを介して、直列に接続されて、第２の閉ループを形成する複数の第２の巻線素子（すなわち、偶数番目のワイヤスロット内の巻線素子）を含む。第１の閉ループ及び第２の閉ループは、電気ブラシが無い場合、電気的に接続されない。電気ブラシと協働して、第１の閉ループ及び第２の閉ループは、並列に電気的に接続される。
【００４８】
[0059]  図３〜図５に示すように、２つの隣接する整流子セグメントは、それらの間に間隔を有する。好ましくは、整流子８５の周方向に沿った各電気ブラシ７１の大きさは、整流子８５の周方向の１つの整流子セグメントの大きさと間隔の幅との和よりも大きく、電気ブラシ７１が、任意のときに、２つの整流子セグメントに接触することができて、第１の巻線及び第２の巻線が、同時に働くことができることによって、モータの効率を確保するようになっている。
【００４９】
[0060]  図６〜図８は、本発明の第２の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。図６は、ロータ巻線全体の展開図であり、図７及び図８は、それぞれ、奇数番目のワイヤスロット及び偶数番目のワイヤスロットに配設されるロータ巻線の部分の展開図である。
【００５０】
[0061]  モータは、４つのステータ極を含み、整流子は、１８個の整流子セグメントＳ１〜Ｓ１８を含み、ロータコアは、１８個の歯Ｔ１〜Ｔ１８を含み、このため、１８個のワイヤスロットを形成する。したがって、モータの極ピッチは、４．５個のワイヤスロット、又は４．５個の歯、又は４．５個の整流子セグメントである。
【００５１】
[0062]  説明を容易にするため、ワイヤスロットの右側の歯の参照符号は、同様に、ワイヤスロットの参照符号として用いる。ロータ巻線は、同様に、２つのワイヤを巻き付けることによって形成される。一方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００５２】
【表５】
2018064446.tif 000007
【００５３】
[0063]  他方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００５４】
【表６】
2018064446.tif 000008
【００５５】
[0064]  要するに、この実施形態では、ロータ巻線は、１８個の巻線素子を有し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数と同じである。奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第１のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第２のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。
【００５６】
[0065]  １８個の巻線素子の各巻線素子は、４つの歯（又は４つのワイヤスロット）の周りに延在する。したがって、各巻線素子は、歯の数又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、４のスパン長を有し、これは、極ピッチよりも０．５小さい。スパン長と極ピッチとの間の差は、１以下である。各巻線素子の整流子ピッチは、１０又は８である（整流子の２つの周方向に算出した場合）。例えば、整流子セグメントＳ１及びＳ１１に係着される巻線素子の整流子ピッチは、１０又は８であり、これは、極ピッチの２倍よりも１大きい又は小さい。
【００５７】
[0066]  図９〜図１１は、本発明の第３の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。図９は、ロータ巻線全体の展開図であり、図１０及び図１１は、それぞれ、奇数番目のワイヤスロット及び偶数番目のワイヤスロットに配設されるロータ巻線の部分の展開図である。
【００５８】
[0067]  モータは、４つのステータ極を含み、整流子は、１４個の整流子セグメントＳ１〜Ｓ１４を含み、ロータコアは、１４個の歯Ｔ１〜Ｔ１４を含み、このため、１４個のワイヤスロットを形成する。したがって、モータの極ピッチは、３．５個のワイヤスロット、又は３．５個の歯、又は３．５個の整流子セグメントである。
【００５９】
[0068]  説明を容易にするため、ワイヤスロットの右側の歯の参照符号は、同様に、ワイヤスロットの参照符号として用いる。ロータ巻線は、同様に、２つのワイヤを巻き付けることによって形成される。一方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００６０】
【表７】
2018064446.tif 000009
【００６１】
[0069]  他方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００６２】
【表８】
2018064446.tif 000010
【００６３】
[0070]  要するに、この実施形態では、ロータ巻線は、１４個の巻線素子を有し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数と同じである。奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第１のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第２のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。
【００６４】
[0071]  １４個の巻線素子の各巻線素子は、４つの歯（又は４つのワイヤスロット）の周りに延在する。したがって、各巻線素子は、歯の数又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、４のスパン長を有し、これは、極ピッチよりも０．５小さい。スパン長と極ピッチとの間の差は、１以下である。各巻線素子の整流子ピッチは、８又は６である（整流子の２つの周方向に算出した場合）。例えば、整流子セグメントＳ１及びＳ９に係着される巻線素子の整流子ピッチは、８又は６であり、これは、極ピッチの２倍よりも１大きい又は小さい。
【００６５】
[0072]  図１２〜図１４は、本発明の第４の実施形態によるモータのロータ巻線の展開図である。図１２は、ロータ巻線全体の展開図であり、図１３及び図１４は、それぞれ、奇数番目のワイヤスロット及び偶数番目のワイヤスロットに配設されるロータ巻線の部分の展開図である。
【００６６】
[0073]  モータは、６つのステータ極を含み、整流子は、２０個の整流子セグメントＳ１〜Ｓ２０を含み、ロータコアは、２０個の歯Ｔ１〜Ｔ２０を含み、このため、２０個のワイヤスロットを形成する。したがって、モータの極ピッチは、２０／６であり、これは、約３．３個のワイヤスロット、又は３．３個の歯、又は３．３個の整流子セグメントになる。
【００６７】
[0074]  説明を容易にするため、ワイヤスロットの右側の歯の参照符号は、同様に、ワイヤスロットの参照符号として用いる。ロータ巻線は、同様に、２つのワイヤを巻き付けることによって形成される。一方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００６８】
【表９】
2018064446.tif 000011
【００６９】
[0075]  他方のワイヤの巻き付け及び係着は、以下の通りである。
【００７０】
【表１０】
2018064446.tif 000012
【００７１】
[0076]  要するに、この実施形態では、ロータ巻線は、２０個の巻線素子を有し、巻線素子の数は、整流子セグメント又は歯の数と同じである。奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、奇数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第１のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、整流子セグメントのみを介して、直接又は物理的に直列に接続されて、閉ループを形成する。好ましくは、偶数番目のワイヤスロットに配設される全ての巻線素子は、第２のワイヤを連続的に巻き付けることによって形成される。
【００７２】
[0077]  ２０個の巻線素子の各巻線素子は、４つの歯（又は４つのワイヤスロット）の周りに延在する。したがって、各巻線素子は、歯の数又はワイヤスロットの数に換算して算出すると、４のスパン長を有し、これは、極ピッチよりも０．７小さい。スパン長と極ピッチとの間の差は、１以下である。各巻線素子の整流子ピッチは、６又は１４である（整流子の２つの周方向に算出した場合）。例えば、整流子セグメントＳ１及びＳ７に係着される巻線素子の整流子ピッチは、６又は１４であり、これは、極ピッチの４倍よりも０．６小さいか又は０．８大きい。
【００７３】
[0078]  図１５を参照すると、本発明による電動パワーステアリングシステム２００が示されている。電動パワーステアリングシステム２００は、トルクセンサ１５０、電子制御ユニット１７０、及びブラシモータ１００を含む。電子制御ユニット１７０は、トルクセンサ１５０と接続され、ブラシモータ１００は、電子制御ユニット１７０の制御下で補助モータとして用いられる。本発明のブラシモータ１００を用いることによって、電動パワーステアリングシステム２００の信頼性を大きく向上させることができる。
【００７４】
[0079]  １つ以上の実施形態を参照して、本発明を説明するが、実施形態の上記説明を用いて、当業者が本発明を実施又は使用することができるにすぎない。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるものと理解される。本明細書に例示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
【符号の説明】
【００７５】
５１  外部ハウジング
５２  底部
５３  当接リング
５４  磁石取付ブラケット
５５  貫通穴
６１  エンドキャップ
６３  貫通穴
６７  ねじ
７１  電気ブラシ
８１  回転軸
８２  歯車軸
８５  整流子
８７  ロータコア
８９  ロータ巻線
１００  モータ（ブラシモータ）
１５０  トルクセンサ
１７０  電子制御ユニット
２００  電動パワーステアリングシステム
Ｓ１〜Ｓ２２  整流子セグメント
Ｔ１〜Ｔ２２  歯
【図１】
2018064446.tif 000013
【図２】
2018064446.tif 000014
【図３】
2018064446.tif 000015
【図４】
2018064446.tif 000016
【図５】
2018064446.tif 000017
【図６】
2018064446.tif 000018
【図７】
2018064446.tif 000019
【図８】
2018064446.tif 000020
【図９】
2018064446.tif 000021
【図１０】
2018064446.tif 000022
【図１１】
2018064446.tif 000023
【図１２】
2018064446.tif 000024
【図１３】
2018064446.tif 000025
【図１４】
2018064446.tif 000026
【図１５】
2018064446.tif 000027
【外国語明細書】
2018064446000001.pdf